CC BY
101
Соколов В.Т. Микромицеты - биодеструторы в биогеоценозах Арктики. Проблемы региональной экологии. 2013; (5): 135-41.
9. Власов Д.Ю., Зеленская М.С., Кирцидели И.Ю., Абакумов Е. В., Крыленков В.А., Лукин В.В. Грибы на природных и антропогенных субстратах в западной Антарктике. Микология и фитопатология. 2012; 46 (1): 20-6.
14. Звягинцев Д.В. Методы почвенной микробиологии и биохимии. М.: МГУ; 1991.
15. Сазанова К.В., Щипарёв С.М., Власов Д.Ю. Образование органических кислот грибами, изолированными с поверхности памятников из камня. Микробиология. 2014; 83 (5): 525-33.
References
1. Bergero R., Girlanda M., Varese G.C., Intili D., Luppi A.M. Psychrooli-gotrophic fungi from arctic soils of Franz Joseph Land. Polar Biol. 1999; 21 (6): 361-8.
2. Dobrotina E.D., Teshebaev Sh.B. Field method of complex assessment of anthropogenic pollution of soils on the territories of the autonomous settlements in the Arctic. Problemy Arktiki i Antarktiki. 2009; (1): 116-25. (in Russian)
3. Vlasov D.Yu., Abakumov E.V., Tomashunas V.M., Krylenkov V.A., Zel-enskaya M.S. The microbiota of soils and anthropogenic substrates of the Yamal peninsula. Gigiena i sanitariya. 2014; (5): 49-51. (in Russian)
4. Kirtsideli I.Yu., Vlasov D.Yu., Barantsevich E.P., Krylenkov V.A., Sokolov V.T. Complexes of microscopic fungi in soils of polar islands Izvestia CEC (Kara Sea). Mikologiya ifitopatologiya. 2014; 48 (6): 25-31. (in Russian)
5. Kirtsideli I.Yu. Microfungi from soils оf Heiss Island (Franz Joseph Land). Novosti sistematiki nizshikh rasteniy. 2015; 49: 151-60. (in Russian)
6. Kirtsideli I.Yu., Vlasov D.Yu., Krylenkov V.A., Sokolov V.T. Aeromikota in locations of the Russian Arctic stations in the water areas of the White, Barents and Kara Seas. Mikologiya i fitopatologiya. 2011; 45 (3): 22839. (in Russian)
7. Zelenskaya M.S., Kirtsideli I.Yu., Vlasov D.Yu., Krylenkov V.A., So-kolov V.T. Micromycetes - Biodestructors in ecosystems of the Arctic.
Problemy regional'noy ekologii. 2013; (5): 135-41. (in Russian)
Hygiene & Sanitation (Russian Journal). 2016; 95(10)
_DOI: http://dx.doi.org/10.1882/0016-9900-2016-10-929-934
Original article
8. Frate G.D., Garetta G. Fungi isolated from Antarctic materials. Polar Biol. 1990; 11 (1): 1-7.
9. Vlasov D.Yu., Zelenskaya M.S., Kirtsideli I.Yu., Abakumov E.V., Krylenkov V.A., Lukin V.V. Fungi on the natural and anthropogenic substrates in west Antarctica. Mikologiya i fitopatologiya. 2012; 46 (1): 20-6. (in Russian)
10. Farrell R.L., Arenz B.E., Duncan S.M., Held B.W., Jurgens J.A., Blanch-ette R.A. Introduced and indigenous fungi of the Ross Island historic huts and pristine areas of Antarctica. Polar Biol. 2011; 34: 1669-77.
11. Held B.W., Jurgens J.A., Duncan S.M., Farrell R.L., Blanchette R.A. Assessment of fungal diversity and deterioration in a wooden structure at New Harbor, Antarctica. Polar Biol. 2006; 29: 526-34.
12. Jurgens J.A., Blanchette R.A., Filley T.R. Fungal diversity and deterioration in mummified woods from the ad Astra Ice Cap region in the Canadian High Arctic. Polar Biol. 2009; 32: 751-9.
13. Hirose D., Tanabe Y., Uchida M., Kudoh S., Osono T. Microfungi associated with withering willow wood in ground contact near Syowa Station, East Antarctica for 40 years Polar Biol. 2013; 36: 919-24.
14. Zvyagintsev D.V. Methods of Soil Microbiology and Biochemistry [Metody pochvennoy mikrobiologii i biokhimii]. Moscow: MGU; 1991. (in Russian)
15. Sazanova K.V., Shchiparev S.M., Vlasov D.Yu. The formation of organic acids by fungi isolated from the surface of the stone monuments. Mikro-biologiya. 2014; 83 (5): 525-33. (in Russian)
16. Ainsworth G.C., Guy Richard Bisby, Kirk P.M., CABI Bioscience. Ain-sworth and Bisby's Dictionary of the Fungi. 9th ed. NY: CABI Pub.; 2001.
17. Kurtzman C.P., Robnett C.J. Identification and phy- logeny of ascomyce-tous yeasts from analysis of nuclear large subunit (26S) ribosomal DNA partial sequences. Antonie Van Leeuwenhoek. 1998; 73 (4): 331-71.
18. Hsiao C.R., Huang L., Bouchara J.P., Barton R., Li H.C., Chang T.C. Identification of medically important molds by an oligonucleotide array. J. Clin. Microbiol. 2005; 43 (8): 3760-8.
19. Li H.C., Bouchara J.P., Hsu M.M., Barton R., Chang T.C. Identification of dermatophytes by an oligonucleotide array. J. Clin. Microbiol. 2007; 45 (10): 3160-6.
Поступила 16.02.16 Принята к печати 14.04.16
О КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2016 УДК 614.77:633/635:622 (470.57)
Абакумов Е.В.1, Суюндуков Я.Т.2, Пигарева Т.А.1, СеменоваИ.Н.2, Хасанова Р.Ф.2, БиктимероваГ.Я.2, РафиковаЮ.С.2, Ильбулова Г.Р.2
БИОЛОГИЧЕСКАЯ И САНИТАРНАЯ ОЦЕНКА ОТВАЛОВ СИБАЙСКОГО КАРЬЕРА РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН
'ФГБОУ ВПО Санкт-Петербургский государственный университет, 199034, Санкт-Петербург; 2ГАНУ «Институт региональных исследований», 453637, Сибай, Республика Башкортостан
Отвалы карьеров по добыче медного колчедана в Зауральском регионе Республики Башкортостан - проблемный объект, представляющий собой техноэпицентр загрязнения окружающей среды. Почвы отвалов Сибайского карьера характеризуются повышенным содержанием валовых форм меди, цинка, железа, марганца, кадмия и подвижных форм железа, кадмия, меди и цинка относительно предельно допустимых концентраций и регионального геохимического фона. При санитарно-гигиенической оценке загрязнения изучаемых техноземов по суммарному показателю загрязнения 2с выявлено, что по содержанию валовых форм, техноземы относятся к категории «умеренно опасных», по подвижным - к категории «опасных». В связи с этим в растениеводческой продукции, выращенной на территории, прилегающей к отвалам, обнаружено превышение по кадмию. Биологическая активность почв очень низкая, что связано с неразвитостью микробного сообщества. Почвообразование на отвалах почти не выражено, проявляется в формировании слаборазвитого гумусового горизонта малой мощности с небольшим видовым разнообразием и проективным покрытием. Санитарно-гигиеническая обстановка на отвалах карьеров неблагоприятная, что не позволяет новообразованным почвам эффективно выполнять экологические функции почв.
Ключевые слова: тяжелые металлы; биологическая активность; растительные сообщества; технозем; пелозем; агрозем; отвалы.
Для цитирования: Абакумов Е.В., Суюндуков Я.Т, Пигарева Т.А., Семенова И.Н., Хасанова Р.Ф., Биктимерова Г.Я., Рафикова Ю.С., Ильбулова Г.Р. Биологическая и санитарная оценка отвалов Сибайского карьера Республики Башкортостан. Гигиена и санитария. 2016; 95(10): 929-934. БО!: http://dx.doi.org/10.18821/0016-9900-2016-95-10-929-934
Для корреспонденции: Абакумов Евгений Васильевич, д-р биол. наук, проф. каф. прикладной экологии биологического факультета СПбГУ, 199034, Санкт-Петербург. E-mail: e_abakumov@mail.ru
дигиена и санитария. 2016; 95(10)
DOI: http://dx.doi.org/10.1882/0016-9900-2016-10-929-934_
Оригинальная статья
Abakumov E.V.1, Suyundukov Ya. T.2, Pigareva T.A.1, Semenova I.N.2, Khasanova R.F.2, Biktimerova G.Ya.2, Rafikova Yu.S.2, Ilbulova G.R.2
BIOLOGICAL AND SANITARY EVALUATION OF SIBAISKY QUARRY DUMPS OF THE BASHKORTOSTAN REPUBLIC
'Saint-Petersburg State University, Saint-Petersburg, 199034, Russian Federation; 2Institute of Regional research, Sibay, 453637, Russian Federation
Dumps of quarries for the extraction of copper pyrite in Urals region of the Bashkortostan Republic are the problem object, which represents a main technogenic source of environmental pollution. Soils of Sibaisky quarry dumps are characterized by the elevated content of heavy metals relatively to maximum permissible concentrations and regional geochemical background. In sanitary hygienic evaluation of the pollution by studied technosols according to the total pollution index (Zc) it was revealed that according to the content of total forms studied technosols are referred to moderately hazard, while in regards of the same index concerning the content of the mobile forms technosols are referred to the category of hazardous. In this regard, in plant products grown in the area adjacent to the dumps, there was revealed an excess on cadmium. The biological activity of soils is very low, due to the low microbial community development. Soil formation in the dumps is almost not expressed, appearing in the formation of low-thick underdeveloped humus horizon with a little diversity of species and projective cover. Sanitary-hygienic situation in conditions in the quarry dump area is unfavorable, that does not allow newly formed soils to carry out environmental functions effectively
Keywords: heavy metals; soil biological activity; plant communities; technosol; pelosol; agrosol; dumps.
For citation: Abakumov E.V., Suyundukov Ya. T., Pigareva T.A., Semenova I.N., Khasanova R.F., Biktimerova G.Ya., Rafikova Yu.S., Ilbulova G.R. Biological and sanitary evaluation of Sibaisky quarry dumps of the Bashkortostan Republic. Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal) 2016; 95(10): 929-934. (In Russ.). DOI: http://dx.doi.org/10.18821/0016-9900-2016-95-10-929-934
For correspondence: Evgeny V. Abakumov, MD, PhD, DSci., professor, Department of Applied Ecology, Biological Faculty, Saint Petersburg State University, Saint-Petersburg, 199034, Russian Federation. E-mail: e_abakumov@mail.ru
Information about authors:
Abakumov E.V., http://orcid.org/0000-0002-5248-9018 Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.
Acknowledgment. The work was executed with the support of both Russian State Scientific Fund, project No15-16-02003 and Russian Fund of Basic Research, project No 15-34-20844. Received: 16.02.2016 Accepted: 14.04.2016
Введение
Современная эпоха развития науки и техники, являющаяся решающим фактором роста производства, неизбежно воздействует на окружающую среду. Взаимодействие человека и природы особенно остро проявляется в экологических проблемах горнодобывающей промышленности. Технологические процессы горнодобывающей промышленности, обусловленные открытой добычей полезных ископаемых, неразрывно связаны с трансформацией компонентов природных ресурсов и формированием разнообразных отходов, накапливающихся в окружающей среде, что приводит к катастрофическому ее изменению. Одной из главных проблем рекультивации отвалов открытой горной добычи являются неселективная укладка вскрышных пород. Это приводит к тому, что на поверхности зачастую оказываются породы, малопригодные для биологической рекультивации или токсичные для растений.
Зауральский регион Республики Башкортостан представляет собой место локальной добычи медного колчедана. Кроме загрязнения почв и наземных экосистем га-зо-пыле-дымовыми выбросами, в окрестностях объектов горнорудной промышленности имеет место непосредственное нарушение горными разработками почвенно-рас-тительного покрова [1]. Следствием интенсивной и длительной разработки месторождений является токсикация почв тяжелыми металлами (ТМ), влияющая на перестройку всего биогеоценоза в целом и изменяющая его структурно-функциональную организацию. Результатом этого является количественная и качественная перестройка основных компонентов биогеоценоза, заключающаяся, в том числе, в смене основных эдификаторов, животного населения и микроорганизмов. Такие изменения могут носить временный характер и различаться по масштабам воздействия [2]. В связи с этим целью настоящей работы стало проведение биологической и санитарной оценки состояния техноземов,
включающих прилегающие к отвалам Сибайского карьера почвы, и формирующихся на них почвоподобных тел.
Материал и методы
В геологическом плане территория расположена на пересечении субмеридионального Западно-Магнитогорского вулканического пояса и субширотной Баймакско-Сибайской зоны. Пояс сложен горными породами допале-озойского и палеозойского возраста, с которыми связаны колчеданные руды [3]. Для большинства месторождений региона установлены аномальные концентрации свыше 40 химических элементов [4]. Сибайский карьер расположен в юго-западной части города, с северной и западной стороны граничит с жилыми поселками (п. Горный и п. Золото). Площадь Сибайского карьера составляет 168 га, отвалов 600 га [5]. Основные рудообразующие минералы Сибайского колчеданного месторождения - пирит, пирротин, халькопирит и сфалерит. Пирит составляет 65-90% рудного вещества. При разработке месторождения осуществляется выемка горной массы, которая состоит из руды, пустых пород и некондиционных убогих руд. Руду отправляют на обогащение, а пустые породы и забалансовые руды складируют во внешние отвалы. Отвальные породы в различной степени сульфидизированы. По данным Р.Ф. Абдрахманова [5], материал отвалов Сибайского рудника (517 млн т) содержит (%): ^ - 0,01 (среднее содержание в породах земной коры Урала - 0,005); Zn - 0,4 (0,006); Pb - 0,01 (0,001); Se - 0,005 (0,000005); Cd - 0,003 (0,00002); Щ - 0,00072 (0,000003), As - 0,024 (0,002). Основными элементами-индикаторами вторичных ореолов рассеяния выступают Zn, Cd, As и В результате процессов окисления рудных минералов с последующим гидролизом увеличивается концентрация ионов № и резко снижается pH вод, что сопровождается повышением подвижности и миграционных процессов катионов и соединений Zn и Cd.
Hygiene & Sanitation (Russian Journal). 2016; 95(10)
DOI: http://dx.doi.org/10.1882/0016-9900-2016-10-929-934
Оriginal article
Таблица 1
Содержание ТМ на техноземах Сибайского карьера (мг/кг)
Cu Zn Fe Ni Mn Cd
Варианты Содержание форм ТМ
валовых подвижных валовых подвижных валовых подвижных валовых подвижных валовых подвижных валовых подвижных
Пелозем 1 234,5 9,00 262,5 21,25 54 975,0 41,00 48,5 2,75 1555,0 47,00 5,50 1,00
Пелозем 2 322,5 4,50 250,5 28,00 61 030,0 42,00 69,2 3,75 1645,0 48,50 5,25 1,78
Агрозем 60,5 1,75 106,0 6,75 26 125,0 43,75 52,5 2,00 1010,0 27,00 5,75 1,75
ПДК/РГФ 55/49 3/0,2 100/223 23/9,7 -/27 533 -/3,2 85/- 4/0,1 1500/- 140/29 -/0,22 2/0,035
Примечание. Жирным шрифтом выделены значения, превышающие ПДК либо РГФ.
Перечисленные процессы сопровождают и техногенные потоки металлов, формирующиеся через сброс сточных вод, аэротехногенный перенос, влияние хвостохрани-лищ и отвалов вскрышных пород [6].
Сибайский филиал ОАО «Учалинский горно-обогатительный комбинат», который расположен на территории г Сибай, имеет в своем составе Сибайское и Камаганское месторождения, подземный рудник, Сибайскую обогатительную фабрику и известняковый карьер. Значительную площадь занимают объекты размещения отходов, обогащенные ТМ: отвалы вскрышных пород и хвостохранилища.
Для оценки экологической ситуации на отвалах и в прилегающих к ним районах изучали почвы и почвенные субстраты отвалов, расположенные в юго-западном направлении от карьера (табл. 1). Морфологическое описание и названия почв даны с использованием Классификации и диагностики почв России (2004). Использование этой классификации более оправдано, чем использование Классификации почв СССР (1977), поскольку в новой классификации существуют возможности диагностики антропогенных и техногенных почв, распространенных на обследуемой территории.
Описание растительности и почвенных профилей, отбор проб проводили в соответствии с общепринятыми методическими рекомендациями в летний период 2015 г. в каждом горизонте нарушенных почв (пелоземы) и агрозе-ма серогумусового. Все биологические параметры изучали в мелкоземе, в трехкратной повторности. Биологические свойства почв определяли в соответствии с общепринятыми методиками [7, 8]. Оценку целлюлозолитической активности загрязненных почв осуществляли с помощью метода аппликаций [9].
Валовое содержание ТМ и их подвижные формы, извлекаемые из почвы аммонийно-ацетатным буфером при рН 4,8, были определены методом атомной абсорбции. Для оценки степени загрязнения почв ТМ использовали общепринятые в экологии значения предельно допустимых концентраций (ПДК) и регионального геохимического фона (РГФ) [10, 11]. Для оценки загрязнения почвы рассчитывали суммарный показатель Zc по формуле, предложенной Ю.Э. Саэтом, 18. ГН 2.1.7.2041-06 [12, 18].
Морфологическая организация почв. В почвах отвалов карьера дифференциация профиля на горизонты выражено слабо. Верхний горизонт пелоземов - по серо-бурой окраске и наличию корней растений. Щебнистая масса гумусового горизонта, как правило, содержит мелкозем, слабопрокра-шенный органическим веществом, заметны налеты гумусовых веществ на поверхности структурных отдельностей. Общая мощность профиля молодых почв не достигает и 30 см. Агрозем серогумусовый слабо дифференцированный имеет мощность более 60 см. Горизонт AU отличается серо-коричневым цветом и мощностью до 25 см.
На пелоземах сформированы типичные растительные сообщества Elytrigia repens — Artemisia dracunculus, видовое разнообразие составляет 25-27 видов. Общее проек-
тивное покрытие (ОПП) растениями соответствует 40-80. На агроземах сформировано сообщество Bromopsis inermis — Artemisia dracunculus, представленное 28 видами, средней высотой травостоя 40 см и ОПП - 90-100%.
Результаты и обсуждение
Изучение отвалов (пелоземы) Сибайского карьера и прилегающих к ним почв (агроземов) показало, что они характеризуются повышенным содержанием валовых форм С^ Zn, Fe, Mn и Cd. В агроземе отмечается резкое снижение металлов по сравнению с пелоземами за исключением кадмия, содержание которого одинаково высоко во всех изученных техноземах (см. табл. 1).
Отличительная черта почв, подвергшихся антропогенной трансформации, - резкое увеличение содержания подвижных форм ТМ. Это обусловлено выбросами диоксида серы, а также окислением сульфидов в отвалах, что вызывает подкисление почв до рН 4,3-5,9 (при фоне 7,0-7,5) и увеличивает подвижность катионогенных металлов. В изучаемых пелоземах выявлено повышенное содержание подвижных форм меди, цинка, железа и кадмия, в агроземе -железа и кадмия. Выявлено, что содержание валовых и подвижных форм никеля не превышает допустимых значений.
Санитарно-гигиеническая оценка по суммарному показателю загрязнения Zc техноземов отвала Сибайского карьера показывает, что по содержанию валовых форм почвы относятся к категории «умеренно опасных», а по содержанию подвижных форм - к категории «опасных» (табл. 2). При таких значениях показателей возрастает риск воздействия на здоровье населения.
Биологические показатели почв наиболее чутко реагируют на все внешние антропогенные воздействия, отражая напряженность и направленность процессов почвообразования.
К основным характеристикам функционирования микробных комплексов относят величину микробной биомассы и показатель активности функционирования микро-боценозов - выделение углекислоты. Отношения этих показателей позволяет дать дополнительную оценку состояния микробных комплексов после антропогенных нарушений [13].
Таблица 2
Оценка категории загрязнения почв и почвенных субстратов на отвалах по суммарному показателю загрязнения
Zc Категории загрязнения почв
Варианты Содержание форм ТМ
валовых подвижных валовых подвижных
Пелозем 1 29,7 112,7 умеренно опасная опасная
Пелозем 2 30,74 123,5 " " "
Агрозем 25,1 89,1 " " "
хгиена и санитария. 2016; 95(10)
РР1: http://dx.doi.org/10.1882/0016-9900-2016-10-929-934
Оригинальная статья
Биологические показатели изученных почв
Горизонт, глубина, см
Базальное дыхание, мг СО2 на 100 г почвы/сутки
Микробная биомасса, мг/г
Таблица 3
Метаболический коэффициент
Пелозем серогумусовый 1
А 0-4 186,72±4,41 0,041±0,03 0,1655
С 4-25 216,89±5,02 0,087±0,01 0,0905
Пелозем серогумусовый 2
А 0-4 184,56±6,02 0,003±0,1 2,5053
С 5-20 186,18±3,17 0,597±0,3 0,0114
Агрозем серогумусовый слабо дифференцированный
Аи (0-10) 204,22±9,14 0,054±0,42 1,0199
Аи (10-25) 199,71±7,03 0,043±0,09 2,0976
В (25-35) 198,23±4,91 0,010±0,07 0,1290
ВС (40-47) 197,65±5,78 0,007±0,05 0,1701
Содержание общей микробной биомассы в почвах - показатель нестабильный и зависящий от многих факторов. На значение этого фактора в первую очередь оказывают влияние гидротермические условия и наличие в почвах доступных органических веществ. Способность продуцировать углекислоту - суммарный (обобщающий) показатель биологической активности почв. Скорость продуцирования углекислоты необогащенной почвой - базальное дыхание, или микробное дыхание, может служить показателем изменений состояния микробоценозов почв после антропогенных нарушений (табл. 3).
В фоновой почве (агроземе серогумусовом) показатели базального дыхания и микробной биомассы в верхнем горизонте АИ равны 204,22 мг СО2 на 100 г почвы/сутки, что несколько больше, чем в верхнем горизонте А пелозема 2 - 184,56-186,72 мг СО2 на 100 г почвы/сутки. Стоит отметить неоднородное распределение базального дыхания микробной биомассы вниз по профилю в пелоземе 1 (горизонт А - 186,72 мг СО2 на 100 г почвы/сутки, горизонт С - 216,89 мг СО2 на 100 г почвы/сутки) и в пелоземе серогумусовом 2 (горизонт А - 184,56 мг СО2 на 100 г почвы/сутки, горизонт С - 186,18 мг СО2 на 100 г почвы/сутки), что связано с нарушением генетической целостности профиля в результате антропогенных воздействий. В субстрате наименьшие показатели базального дыхания и микробной биомассы - 196,49 мг СО2 на 100 г почвы/сутки и 0,025 мг/г, соответственно. Между показателями базального дыхания и микробной биомассы в изучаемых почвах существует корреляционная зависимость, что подтверждает деградацию микробного сообщества при антропогенном воздействии.
На антропогенных территориях изменяется структура почвенных агрегатов, влажность, микроклимат, структура
Таблица 4
Целлюлозолитическая активность почв и почвенных субстратов на отвалах, %
Слои, см Пелозем 1 Пелозем 2 Агрозем
0-10 25,70±5,2 22,30±4,7 34,70±5,8
10-20 20,50±6,2 10,50±7,2 24,80±3,2
20-30 12,81±1,2 4,80±4,4 15,20±4,3
почвенного органического вещества, что оказывает влияние на развитие микробной биомассы.
Интегральным показателем состояния и устойчивости микробного сообщества почвы может служить метаболический коэффициент, характеризующий удельное дыхание [14, 15]. Величину метаболического коэффициента, значение которого не зависит от температуры и влажности почвы, вычисляют по отношению мг СО2/г почвы в сутки к биомассе микроорганизмов (мкг/г).
В горизонте С пелозема с высоким содержанием микробной биомассы имеют место низкие величины метаболического коэффициента, а в нижних горизонтах аграрных почв и субстрате с низким содержанием микробной биомассы - высокие параметры метаболического коэффициента, что подтверждают данные М.И. Умер и А.А. Ванькова [16].
Одним из показателей биологической активности микроорганизмов почвы является способность гидролизовать целлюлозу. Аппликационные опыты определения цел-люлозолитической активности полно отражают почвен-но-климатические особенности и техногенно-стрессовые нагрузки [11]. За показатель интенсивности целлюлозораз-рушения был взят процент разложения льняного полотна за 60 сут. Результаты определения целлюлозолитической активности на отвалах Сибайского карьера приведены в табл. 4.
Из табл. 4 видно, что на всех изученных почвенных разрезах с увеличением глубины наблюдается снижение целюлозолитической активности. При этом активность агроземов по этому показателю достоверно выше (НСР05 = 11,75%).
В районах Зауралья Республики Башкортостан значительные площади почв сельскохозяйственного назначения находятся в зоне загрязнения аэропромвыбросами промышленных предприятий, и в этой связи необходимо контролировать экологическую ситуацию в местах возделывания сельскохозяйственных культур. Несмотря на некоторые исследования [17] в регионе и в г. Сибай, в частности, не уделяется достаточного внимания показателям безопасности растениеводческой продукции, поступающей на рынок из зоны влияния промышленных предприятий.
В связи с этим становится очевидной необходимость исследования содержания ТМ в сельскохозяйственных культурах, выращиваемых на территориях, сопредельных с отвалами. Наиболее типичной широко распространенной
Таблица 5
Среднее содержание тяжелых металлов в почвах приусадебных участков и в клубнях картофеля (в мг/кг)
Расстояние Си Zn РЬ са
Участок от отвалов карьера, км в почвах в клубнях картофеля в почвах в клубнях картофеля в почвах в клубнях картофеля в почвах в клубнях картофеля
п.Золото 0,5 33,4±0,6* 4,3±0,9** 0,1±0,5 30,3±2,4 3,9±0,44 0,5±1,2 11,3±0,5 н.о 0,01±0,15 2,2±0,1 0,3±0,0 0,15±0,06
контроль 15 17,6±1,8 3,0±0,1 0,1±0,8 31,7±1,78 1,1±0,8 0,1±0,9 21,6±0,5 0,8±0,2 0,01±0,12 0,2±0,1 0,1±0,0 0,02±0,00
ПДК(ОДК для Cd)* 55 3 10 48 10 30 6,0 0,5 2 0,2 0,03
Примечание. Жирным шрифтом выделены показатели, превышающие ПДК (ОДК). * - валовое содержание, ** - подвижные формы.
овощной культурой, выращиваемой как в промышленных масштабах, так и на приусадебных участках, является картофель Solanum tuberosum. Нами проведены исследования содержания ТМ в почве и клубнях картофеля на приусадебном участке п. Золото, расположенном на расстоянии 0,5 км от изучаемых отвалов (табл. 5). В качестве контроля выбран участок в 15 км от отвалов.
В почвах приусадебного участка п. Золото выявлено превышение ПДК по подвижным формам меди и кадмия. Повышенное содержание меди в почве контрольного участка, удаленного на 15 км, обусловлено повышенным геохимическим фоном региона исследования в целом. Определение содержания ТМ в клубнях картофеля показало превышение кадмия, в 7,5 раз превышающее соответствующий показатель для контрольного участка и в 5,0 раз - уровень ОДК. Это подтверждает наличие связи между содержанием элементов в почве и растениях. По нашим расчетам, между содержанием кадмия в почве и картофеле наблюдается прямая корреляция средней силы (r = 0,67).
Заключение
Было установлено, что ведущую роль в изменении экологической обстановки после антропогенных нарушений играют почвенно-растительные факторы, заключающиеся в активизации и ингибировании биологических процессов, изменении физико-химических и гидротермических свойств почв.
Выявлено, что техноземы (пелоземы) юго-западных отвалов Сибайского карьера характеризуются повышенным содержанием валовых форм меди, цинка, железа, марганца, кадмия и подвижных форм железа, кадмия, меди и цинка относительно предельно допустимых концентраций и регионального геохимического фона. При санитарно-гигиенической оценке загрязнения изучаемых техноземов по суммарному показателю загрязнения Zc выявлено, что по содержанию валовых форм техноземы относятся к категории «умеренно опасных», по подвижным - к категории «опасных», при этом возрастает риск воздействия на здоровье населения.
Проведенные исследования показали, что новообразованные почвы отвалов характеризуются слабо развитым профилем. В связи с длительным существованием изучаемых отвалов активно происходят процессы их самозарастания, при этом проективное покрытие растениями достигает 40-80%.
Техногенное загрязнение почв непосредственно нарушает жизнедеятельность естественной микрофлоры, что приводит к снижению биологической активности, снижению видового разнообразия микробных сообществ. Антропогенное воздействие также нарушает генетическую целостность почвенного профиля, перемешивая тем самым почвенные горизонты. Метаболический коэффициент как показатель экофизиологического статуса почвенных микроорганизмов, отражающий устойчивость микробного сообщества почвы, в том числе и при антропогенных воздействиях, показывает, что более благоприятное и стабильное состояние микробного сообщества характерно для агрозема серогумусового, а наименьшая интенсивность микробиологических процессов наблюдается в техногенных субстратах. Такая же закономерность наблюдается при оценке целлюлозолитической активности почв.
В связи с загрязнением почв происходит транслокация тяжелых металлов, в частности кадмия в клубнях картофеля, что представляет проблему для существующих хозяйств и агрохолдингов региона.
Финансирование. Работа выполнена при поддержке РГНФ (проект № 15-16-02003) и РФФИ (проект № 15-34-20844 мол-а-вед).
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Hygiene & Sanitation (Russian Journal). 2016; 95(10)
_DOI: http://dx.doi.org/10.1882/0016-9900-2016-10-929-934
Original article
Литер атур а (пп. 7-8, 14-15 см. References)
1. Абакумов Е.В., Суюндуков Я.Т., Биктимерова Г.Я., Пигарева Т.А. Экологическая и санитарная характеристика отвалов карьеров по добыче медного колчедана. Гигиена и санитария. 2015; (6): 46-50.
2. Пигарева Т.А. Биологические параметры почв и техногенных субстратов хвостохранилищ предприятия по добыче железной руды. Теоретическая и прикладная экология. 2015; (1): 28-33.
3. Серавкин И.Б. Вулканизм и колчеданные месторождения Южного Урала. М.: Наука; 1986.
4. Прокин В.А. Закономерности размещения колчеданных месторождений на Южном Урале. М.: Недра; 1977.
5. Абдрахманов Р.Ф., Ахметов Р.М., Батанов Б.Н. Геоэкологические проблемы горнорудных районов Южного Урала и пути их решения. В кн.: Роль природообустройства в обеспечении устойчивого функционирования и развития экосистем. Материалы международной научно-практической конференции. Часть I. М.: МГУП; 2006: 3-8.
6. Опекунова А.Ю., Опекунов М.Г. Геохимия техногенеза в районе разработки Сибайского медноколчеданного месторождения. Записки Горного института. 2013; 203: 196-204.
9. Хазиев Ф.Х. Методы почвенной энзимологии. М.: Наука; 2005.
10. Опекунова М.Г., Алексеева-Попова Н.В., Арестова И.Ю., Грибалев О.В., Краснов Д.А., Бобров Д.Г. и др. Тяжелые металлы в почвах и растениях Южного Урала. II. Экологическое состояние антропогенно нарушенных территорий. Вестник Санкт-Петербургского университета. Серия 7. Геология. География. 2002; (1): 63-71.
11. Семенова И.Н., Суюндуков Я.Т., Ильбулова Г.Р. Биологическая активность почв как индикатор их экологического состояния в условиях техногенного загрязнения тяжелыми металлами (На примере Зауралья Республики Башкортостан). Миркин Б.М., ред. Уфа: АН РБ, Гилем; 2012.
12. Саэт Ю.Е., Ревич Б.А., Янин Е.П. Геохимия окружающей среды. М.: Недра; 1990.
13. Ананьева Н.Д. Микробиологические аспекты самоочищения и устойчивости почв. М.: Наука; 2003.
16. Умер М.И., Ванькова А.А. Микробиологическая активность на поверхности и внутри почвенных агрегатов. Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии. 2011; (6): 78-83.
17. Сингизова Г.Ш. Кадмий в системе почва - растениеводческая продукция. В кн.: Наука, образование, производство в решении экологических проблем. Уфа: УГАТУ; 2007: 357-9.
18. ГН 2.1.7.2041-06. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве. M.; 2006.
References
1. Abakumov E.V., Suyundukov Ya.T., Biktimerova G.Ya., Pigareva T.A. Environmental and sanitary characteristic dumps of quarries for the extraction of copper pyrites. Gigiena i sanitariya. 2015; (6): 46-50. (in Russian)
2. Pigareva T.A. Biological parameters of soils and industrial substrates tailings works for the extraction of iron ore. Teoreticheskaya i prikladnaya ekologiya. 2015; (1): 28-33. (in Russian)
3. Seravkin I.B. Volcanism and Pyrite Deposits of the Southern Urals [Vul-kanizm i kolchedannye mestorozhdeniya Yuzhnogo Urala]. Moscow: Nauka; 1986. (in Russian)
4. Prokin V.A. Patterns of Distribution of Massive Sulfide Deposits in the Southern Urals [Zakonomernosti razmeshcheniya kolchedannykh mesto-rozhdeniy na Yuzhnom Urale]. Moscow: Nedra; 1977. (in Russian)
5. Abdrakhmanov R.F., Akhmetov R.M., Batanov B.N. Geoenvironmental problems of the mining areas of the Southern Urals and solutions. In: The Role of Environmental Engineering in the Sustainable Operation and Development of Ecosystems. Proceedings of the International Scientific-Practical Conference. Part I [Rol' prirodoobustroystva v obespechenii ustoychivogo funktsionirovaniya i razvitiya ekosistem. Materialy mezh-dunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii. Chast' I]. Moscow: MGUP; 2006: 3-8. (in Russian)
6. Opekunova A.Yu., Opekunov M.G. Geochemistry technogenesis in the development area Sibaiskiy massive sulfide deposit. Zapiski Gornogo instituta. 2013; 203: 196-204. (in Russian)
7. Lal R., Kimble J.M., Follett R.F., Stewart B.A. Assessment Method for Soil Carbon. Boca Raton, FL: Lewis publishers; 2000.
8. Vance E.D., Brookes P.C., Jenkinson D.S. An extraction method for measuring soil microbial biomass C. Soil Biol. Biochem. 1987; 6: 703-7.
9. Khaziev F.Kh. Methods of Soil Enzymology [Metody pochvennoy enzimologii]. Moscow: Nauka; 2005. (in Russian)
10. Opekunova M.G., Alekseeva-Popova N.V., Arestova I.Yu., Gribalev O.V., Krasnov D.A., Bobrov D.G. et al. Heavy metals in soils and plants of the Southern Urals. II. Ecological state of anthropogenically disturbed areas. Vestnik Sankt-Peterburgskogo universiteta. Seriya 7. Geologiya. Geografiya. 2002; (1): 63-71. (in Russian)
11. Semenova I.N., Suyundukov Ya.T., Il'bulova G.R. The Biological Activity of Soils as Indicators of the Ecological State in the Conditions of Technogenic Pollution by Heavy Metals (on the Trans-Ural Republic of Bashkortostan example) [Biologicheskaya aktivnost' pochv kak indikator ikh ekologicheskogo sostoyaniya v usloviyakh tekhnogennogo
гиена и санитария. 2016; 95(10)
DOI: http://dx.doi.org/10.1882/0016-9900-2016-10-934-938_
Оригинальная статья
zagryazneniya tyazhelymi metallami (Na primere Zaural'ya Respubliki Bashkortostan)]. Mirkin B.M., ed. Ufa; AN RB, Gilem; 2012. (in Russian)
12. Saet Yu.E., Revich B.A., Yanin E.P. Geochemistry of the Environment [Geokhimiya okruzhayushchey sredy]. Moscow: Nedra; 1990. (in Russian)
13. Anan'eva N.D. Microbiological Aspects of Self-Purification and Soil Stability [Mikrobiologicheskie aspekty samoochishcheniya i ustoychivosti pochv]. Moscow: Nauka; 2003. (in Russian)
14. Anderson T.H., Doomsch K.H. Determination of ecophysiological maintenance carbon requirements of soil microorganisms in a dormant state. Biol. Fertin. Soils. 1985; 1 (2): 81-9.
15. Anderson T.H., Doomsch K.H. Maintenance carbon requirements of actively-metabolizing microbial population under in side conditions. Soil Biol. Biochem. 1985; 17 (2): 197-203.
16. Umer M.I., Van'kova A.A. Microbiological activity on the surface and within the soil aggregates. Izvestiya Timiryazevskoy sel 'skokhozyaystvennoy akademii. 2011; (6): 78-83. (in Russian)
17. Singizova G.Sh. Cadmium in soil - crop production. In: Science, Education, Manufacturing in Solving Environmental Problems [Nauka, obrazovanie, proizvodstvo v reshenii ekologicheskikh problem]. Ufa: UGATU; 2007: 357-9. (in Russian)
18. GN 2.1.7.2041-06. The maximum permissible concentration (MPC) of chemical substances in the soil. State sanitaryepidemiological rules and standards. Moscow; 2006. (in Russian)
Поступила 16.02.16 Принята к печати 14.04.16
О КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2016 УДК 614.777-078
РахманинЮ.А.1, Иванова Л.В.1, Артемова Т.З.1, Гипп Е.К.1, Загайнова А.В.1, Максимкина Т.Н.1, Красняк А.В.1, Шустова С.А.1, Кузнецова К.Ю.1, АслановаМ.М.1, Малышева А.Г.1, Абрамов Е.Г.1, ВодяноваМ.А.1, Каменецкая Д.Б.1, Алешня В.В.2
ЗНАЧЕНИЕ САНИТАРНО-МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРИ ОЦЕНКЕ ЭПИДЕМИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ВОДОПОЛЬЗОВАНИЯ В УСЛОВИЯХ ХИМИЧЕСКОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОДОЕМОВ
'ФГБУ «НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина» Минздрава России, 119991, Москва; 2ФБУН «Ростовский НИИ микробиологии и паразитологии» Роспотребнадзора, 344018, Ростов-на-Дону
Возрастающая химизация производства и быта приводит к загрязнению водоемов химическими веществами, действие которых на микро- и макроорганизмы недостаточно изучено. Этот раздел исследований в санитарной бактериологии все более актуализируется и является важной задачей современной гигиенической науки. Одной из сложностей изучения проблемы является недостаточность одних экспериментальных данных, так как воздействие того или иного химического вещества на разные бактерии в эксперименте не означает, что в естественных условиях будут получены аналогичные результаты. Одной из причин этого может быть ингибирующее действие данного химического вещества на биологические свойства бактерий, в то время как в натурных условиях в воде могут находиться несколько химических веществ, взаимодействующих друг с другом. В связи с этим цель работы заключалась в оценке индикаторного значения санитарно-микробиологических показателей эпидемической опасности водопользования в условиях химического загрязнения поверхностных водоемов р. Москвы. Изучение динамики бактериального загрязнения по мере продвижения воды р. Москвы в черте города позволило выявить наиболее чувствительные показатели к воздействию большого комплекса химических агентов в воде реки - энтерококки, сальмонеллы и паразитарные агенты - яйца гельминтов Toxocara sp., Larva sp., цисты лямблий (L. intestinalis) балантидий (Balantidium coli), ооцисты криптоспоридий (Cr. parvum) и свободно-живущие амебы рода Entamoebae.
Ключевые слова: химическое загрязнение; предельно допустимые концентрации; вода водоемов; биоценоз;
санитарно-показательные микроорганизмы; гельминты; тяжелые металлы; органические вещества; выживаемость микроорганизмов.
Для цитирования: Рахманин Ю.А., Иванова Л.В., Артемова Т.З., Гипп Е.К., Загайнова А.В., Максимкина Т.Н., Красняк А.В., Шустова.С.А., Кузнецова К.Ю., Асланова М.М., Малышева А.Г., Абрамов Е.Г., Водянова М.А., Каменецкая Д.Б., Алешня В.В. Значение санитарно-микробиологических показателей при оценке эпидемической безопасности водопользования в условиях химического загрязнения водоемов. Гигиена и санитария. 2016; 95(10): 934-938. DOI: http://dx.doi.org/10.18821/0016-9900-2016-95-10-934-938
RakhmaninYu.A.1, Ivanova L.V.1, ArteMova T.Z.1, Gipp E.K.1, Zagainova A.V.1, Maksimkina T.N.1, KrasnyakA.V.1, Schustova S^.1, Kuznetsova K.Yu.1, Aslanova M.M.1, Malysheva A.G.1, Abramov E.G.1, Vodyanova M.A.1, Kamenetsky D.B.1, Aleshnya V.V.2
THE IMPORTANCE OF SANITARY MICROBIOLOGICAL INDICES IN THE EVALUATION OF EPIDEMIOLOGICAL SAFETY OF WATER USE IN CONDITIONS OF CHEMICAL CONTAMINATION OF WATER
'A.N. Sysin Research Institute of Human Ecology and Environmental Health, Moscow, 119991, Russian Federation; 2Rostov Research Institute of Microbiology and Parasitology, Rostov-on-don, 344018, Russian Federation
The increasing chemicalization of production and life leads to the pollution of water bodies by chemicals, the effect of which on the micro - and macro - organisms is poorly understood. This section of the study in sanitary bacteriology is becoming ever more topical and is an important task of modern hygienic science. One of complicacies of the study of the problem is related with the fact that the presence of only experimental data fails to be sufficient, as the impact of any given chemical substance on different bacteria in the experiment does not mean that under natural conditions, similar results will be obtained. One reason for this may be the inhibitory effect of the given chemical on biological properties of bacteria, while in field conditions in the water several
