CC BY
120
DOI:10.25702/KSC .2307-5252.2018.9.9.87-104 УДК 579.26(470.21)
М. В. Корнейкова, Г. А. Евдокимова, В. А. Мязин, В. В. Редькина,
Н. В. Фокина, Р. Р. Шалыгина, А. А. Чапоргина, Е. С. Янишевская
Институт проблем промышленной экологии Севера ФИЦ КНЦ РАН, Лаборатория экологии микроорганизмов
МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ В МУРМАНСКОЙ ОБЛАСТИ
Аннотация
Обобщены результаты комплексных научных исследований по оценке микробных ресурсов различных природных зон Кольского полуострова. Приведены данные по численности, биомассе и видовому разнообразию бактерий, микроскопических грибов и водорослей в почвах фоновых и загрязненных газовоздушными выбросами предприятий и нефтепродуктами территорий. Изучены возможности использования биотехнологического потенциала микроорганизмов для очистки и ремедиации природных и техногенных сред. Предложена технология плавающих биоплато, подобран ассортимент аборигенных растений-гидрофитов и растений околоводных местообитаний, выявлены микроорганизмы, трансформирующие минеральные соединения азота. Разработаны методы очистки сред, загрязненных нефтепродуктами, основанные на использовании микроорганизмов-нефтедеструкторов и растений-мелиорантов. Установлено негативное влияние микроорганизмов на процессы флотации несульфидных апатит-нефелиновых и сульфидных медно-никелевых руд.
Ключевые слова:
микроорганизмы, биоразнообразие, биотехнологический потенциал, промышленная микробиология, тяжелые металлы, соединения фтора, нефтепродукты, минеральные соединения азота, биоремедиация, Мурманская область.
М. V. torneykova, G. A. Evdokimova, V. А. Myazin, V. A. Redkina, N. V. Fokina,
R. R. Shalygina, А. А. Chaporgina, E. S. Yanishevskaya
MICROBIOLOGICAL RESEARCHES IN THE MURMANSK REGION
Abstract
Microbial resources were assesed in the various natural zones of the Kola Peninsula during integrated research, and the data were generalized. The quantity, biomass and diversity of bacteria, fungi and algae were studied in soils polluted by air emissions and oil products. The biotechnological potential of microorganisms was studied for clearing and remediation of natural and anthropogenic environment. The technology for the floating bio-plateau was suggested and elaborated. The range of the indigenous aquatic and semi- aquatic plants was proposed as bio-plateau components. The microorganisms transforming the mineral nitrogen compounds were discovered. The methods based on oil-degrading microorganisms and ameliorant plants were elaborated to restore the areas contaminated by oil products. The negative microorganism's impact to the flotation processes in the non-sulphide apatite-nepheline and sulphide copper-nickel ores were established.
Keywords:
microorganisms, biodiversity, biotechnological potential, industrial microbiology, heavy metals, fluorine compounds, oil products, nitrogen compounds, bioremediation, Kola Peninsula.
Введение
Самыми древними живыми существами на планете Земля являются микроорганизмы. Они обладают высокой физиологической активностью и разнообразием функций и способны перерабатывать природные органические вещества. Микроорганизмы составляют основной природный генофонд, противостоящий изменениям окружающей среды.
Неотъемлемым компонентом биосферы и средой обитания для множества живых организмов является почва, в ней замыкаются м протекают важнейшие процессы круговорота вещества и энергии между земной корой, атмосферой и гидросферой. Микроорганизмы осуществляют процессы самоочищения почвенной среды от загрязняющих веществ, трансформируя ксенобиотики в нетоксичные минеральные соединения. Неблагоприятное воздействие загрязняющих веществ на почвенную микробиоту оказывается отрицательным и для всей экосистемы.
Микробиота северных почв отличается рядом специфических черт, обусловленных особенностями среды обитания: мезо- и психротолерантностью, олиготрофностью, низким видовым разнообразием, высокой продуктивностью в течение полярного лета, карликовостью бактериальных клеток, уменьшением диаметра грибного мицелия, редукцией жизненного цикла и доминированием форм со стерильным мицелием у микроскопических грибов (Паринкина, 1989; Евдокимова, Мозгова, 1995).
Мурманская область характеризуется уникальным сочетанием суровых климатических условий и интенсивным развитием промышленности. Крупными предприятиями, воздействующими на природные экосистемы региона, являются Кандалакшский алюминиевый завод и медно-никелевые комбинаты «Североникель» и «Печенганикель». В связи с перспективой освоения шельфа Баренцева моря и развитием нефтегазового сектора экономики в будущем возможно возрастание степени загрязнения экосистем региона нефтепродуктами (НП). Последствия суммарного воздействия всех видов загрязнений на окружающую среду и здоровье человека еще полностью не изучены.
Возрастание техногенной и антропогенной нагрузки на окружающую среду со стороны отдельных видов промышленного производства, интенсивное несбалансированное природопользование уже привело к накоплению комплекса экологических проблем, которые имеют устойчивую тенденцию к обострению. Одним из ключевых факторов, создающих определенные риски для социально-экономического развития как Мурманской области, так и Арктической зоны в целом, является уязвимость высокоширотных экосистем, обусловленная слабым потенциалом самоочищения и низкой скоростью биохимических реакций в условиях пессимальных температур. В связи с этим в рамках реализации «Стратегии развития Арктической зоны Российской Федерации» необходимо проводить комплексные научные исследования состояния микробиоты различных природных сред (воздуха, почвы, воды), направленные на сохранение и рациональное использование ресурсов.
Основными направлениями деятельности лаборатории экологии микроорганизмов являются:
1) оценка микробных ресурсов Севера и роли почвенной микробиоты в поддержании и регулировании современных биогеохимических циклов при экстремальных природных и техногенных воздействиях; исследование
биологического и функционального разнообразия почвенных грибов и водорослей;
2) анализ трофических и регуляторных процессов в микробных ценозах при биологической трансформации загрязняющих веществ;
3) изучение аэромикробиоты в чистых и загрязненных районах Мурманской области;
4) исследование микробиологических процессов в системе добычи, переработки, трансформации полезных ископаемых и хранении производственных отходов;
5) разработка биотехнологий очистки и ремедиации природных и техногенных сред от нефтяных и других загрязнителей.
Объекты и методы
Исследования по указанным направлениям проводили в почвах тундровой зоны, лесотундровой и северо-таежной подзон, а также на территориях, подверженных воздействию выбросов промышленных предприятий региона (медно-никелевые комбинаты «Североникель, «Печенганикель», Кандалакшский алюминиевый завод) и загрязненных нефтепродуктами (рис. 1).
Рис. 1. Районы исследований.
Фоновые: 1 — пос. Дальние Зеленцы, 2 — заповедник Пасвик, 4 — п-ов Рыбачий, 6 — Апатитский и 8 — Ковдорский районы.
Загрязненные: 3 — Печенгский, 5 — Мончегорский, 7 — Кандалакшский районы
Для оценки состояния окружающей среды проводили химические анализы, включающие: определение общего и водорастворимого органического углерода и общего азота, измерение подвижных химических элементов в почве, определение катионообменных свойств, обменного кальция и магния, оценку кислотно-основных свойств почвы (актуальной и потенциальной кислотности, гидролитической кислотности), определение содержания тяжелых металлов, фторидов, нефтепродуктов, измерение интенсивности дыхания почв, оценку
ферментативной активности субстратов (уровень ферментов дегидрогеназы, фосфатазы, уреазы, инвертазы) и измерение концентрации ионов аммония, нитрит- и нитрат-ионов.
Объектом микробиологических анализов являются основные группы микроорганизмов: бактерии, микроскопические грибы, водоросли и цианобактерии. Микробиологический анализ включал определение общей численности бактерий и грибов методами поверхностного и глубинного посева на селективные питательные среды, расчет биомассы бактерий и грибов и длины грибного мицелия методом флуоресцентной микроскопии с использованием поликарбонатных мембранных фильтров (Olsen, Hovland, 1985). Численность живых клеток водорослей определяли методом прямого счета под люминесцентным микроскопом на сухих мазках почвенной суспензии (Кондакова, Домрачева, 2007). Для выявления видового разнообразия использовали метод посева на жидкие и агаризованные питательные среды 1N-BBM, 3N-BBM, Z8 (Гайсина и др., 2008; Kotai, 1972). Идентификацию водорослей и микроскопических грибов проводили с использованием световой микроскопии на основе культурально-морфологических признаков с привлечением молекулярно-генетических методов. Оценку численности и разнообразия микроорганизмов в воздушной среде проводили при помощи автоматического переносного пробоотборника ПУ-1Б с принудительным осаждением микробов из воздуха на поверхность питательной среды (Лабинская, 1978).
Результаты исследований
Промышленная микробиология
Одним из направлений исследований Лаборатории является промышленная микробиология, а именно, изучение биотехнологического потенциала микроорганизмов в следующих отраслях:
• очистка сточных вод от минеральных соединений азота с использованием биотехнологического потенциала высших растений и микроорганизмов;
• очистка территорий, загрязненных нефтью и нефтепродуктами (НП), с помощью сорбентов и с использованием методов биоремедиации;
• влияние микроорганизмов на процессы флотации при обогащении руд;
• биовыщелачивание цветных металлов из бедных руд Мурманской области.
Очистка сточных вод от минеральных соединений азота с использованием биотехнологий. Сотрудниками Лаборатории экологии микроорганизмов ИППЭС КНЦ РАН совместно с Полярно-альпийским ботаническим садом-институтом им. Н. А. Аврорина КНЦ РАН (ПАБСИ КНЦ РАН) проводятся исследования по созданию плавающих биоплато на пруду-отстойнике Кировогорского карьера АО «ОЛКОН» в окрестностях г. Оленегорск с целью снижения содержания минеральных соединений азота в сточных карьерных водах (Евдокимова и др., 2015; 2016). Ежемесячно в отстойник поступает в среднем 5000-6000 кг нитратов, 30-50 кг нитритов, 60-80 кг аммонийного азота. Скорость потока сточных вод достаточно высокая, глубина отстойника достигает 2 м. Это затрудняет применение традиционной технологии очистки сточных вод путем создания насыпного ложа для высадки водной растительности. В этих условиях
приоритетной становиться разрабатываемая нами технология плавающих биоплато (рис. 2), запатентованная в 2015 году (Патент РФ № 2560631 от 22.07.2015).
в г
Рис. 2. Плавающее биоплато для очистки сточных карьерных вод от минеральных соединений азота: а — конструкция биоплато, б — фрагмент биоплато, в — растения-гидрофиты, г — корневая система растений
Для создания фитоценоза биоплато подобран ассортимент аборигенных растений околоводных местообитаний и гидрофитов: пушица многоколосковая или узколистная (Eriophorum angustifolium Honck. (= Е. polystachion L.)), пушица Шейхцера (E. scheuchzeri L.), вахта трехлистная (Menyanthes trifoliata L.), сабельник болотный (Comarumpalustre L.), калужница болотная (Calthapalustris L.), хвощи топяной (Equisetum fluviatile L.) и болотный (E. palustre L.), ивы филиколистная (Salix phylicifolia L.) и козья (S. caprea L.), виды рода сфагнум (Sphagnum spp.), ряска (Lemna minor L.), мать-и-мачеха (Tussilago farfara L.), виды рода осока (Carex sрp.). Разработан способ закрепления растений на плавающих плато и их выращивания на водной поверхности в условиях Арктики.
В воде пруда-отстойника выявлены микроорганизмы, трансформирующие минеральные соединения азота и способствующие совместно с растениями снижению концентрации его аммонийных и нитратных форм в водоеме. В аэробных условиях нитрифицирующие бактерии окисляют аммиачную форму азота через промежуточную стадию нитритов до нитратов. Денитрифицирующие
бактерии восстанавливают нитратные формы азота до молекулярного азота; этот процесс анаэробный, активно протекает в зарастающих эвтрофных водоёмах при значениях рН 7-8, достаточном количестве нитратов и легкодоступного органического вещества.
В ходе лабораторных опытов было установлено, что оптимальная для снижения содержания нитратов величина покрытия водоема плавающими биоплато с растительностью составляет 50% от общей площади очищаемого водоема. На практике применение плавающих биоплато на пруду-отстойнике в период 2013-2016 гг. способствовало уменьшению содержания аммонийной и нитритной форм азота в воде отстойника до уровня ПДК и ниже. Отмечена тенденция к снижению концентрации нитратного азота. Разработанная технология может быть применена в любой климатической зоне с характерным для нее ассортиментом растений-мелиорантов.
Оценка нефтедеструкционного потенциала микрооргпнизмов и разработка методов биоремедиации нефтезагрязненных почв. Месторождения углеводородов на шельфе Баренцева и Карского морей являются стратегическим резервом нефтегазового комплекса Российской Федерации на долгосрочную перспективу. Мурманская область, полностью вошедшая в состав сухопутной части Арктической зоны РФ является одним из основных центров транспортировки углеводородного сырья. Это делает актуальным разработку методов очистки территорий, загрязненных нефтью и НП, с применением биоремедиации и сорбентов. Сотрудниками лаборатории проводится изучение влияния нефтепродуктов на микроорганизмы и разрабатываются способы биоремедиации загрязненных почв.
Выявлена устойчивость бактерий к загрязнению почвы легкими углеводородами (дизельное топливо, газовый конденсат), содержание которых в почве не превышает 10 %. Это относится как к сапротрофным бактериям в целом, особенно к их пигментированным формам, так и к специализированной группе углеводородокисляющих бактерий (Фокина, 2010). Основу альго-цианобактериальных сообществ нефтезагрязненных почв образуют зеленые водоросли. Высокую степень устойчивости проявляют отельные виды цианобактерий, являющиеся не только азотфиксаторами, но и участниками процесса биодеградации нефти. В отношении микромицетов установлено, что загрязнение почв НП в большей степени оказывает влияние на видовой состав и структуру их комплексов, чем на численность. Отмечено снижение разнообразия и изменение видовой структуры микроскопических грибов. Из почв Кольского полуострова выделены группы видов микромицетов, толерантных и чувствительных к различным видам НП: дизельному топливу, газовму конденсату, смеси мазута и бензина (Корнейкова и др., 2011).
Биоремедиация основана на способности микроорганизмов к деструкции нефти и НП. Эффективность процесса очистки нефтезагрязненных сред зависит от ряда факторов, в том числе — от правильного подбора микроорганизмов-деструкторов (Евдокимова, Маслобоев, 2011). Среди штаммов микроорганизмов нами выделены штаммы бактерий и микроскопических грибов, обладающие высокой нефтедеструктивной активностью. К ним относятся виды бактерий из рода Pseudomonas (Р. fluorescens, P. putida, P. baetica), Microbacterium paraoxydans и виды микроскопических грибов рода Penicillium: Р. commune,
P. canescens йЛ, P. simplicissimum ¡51.1, P. restrictum, P. ochrochloron (Евдокимова и др., 2009; Бу^Ышоуа а1., 2012; Чапоргина, Корнейкова, 2016).
Максимальное содержание углеводородов в почве, при котором возможно ее самоочищение в условиях Кольского Севера за один вегетационный период, равно 15 г/кг для светлых НП (дизельное топливо, газовый конденсат) и 5 г/кг для тёмных НП (мазут, отработанное машинное масло). Биоремедиация эффективна для очистки и восстановления почв, загрязненных дизельным топливом, мазутом и отработанным машинным маслом, при уровне содержания углеводородов до 50 г/кг. Различные приемы биоремедиации позволяют ускорить процесс очищения почвы на 20-50 % за один вегетационный период (Маслобоев и др., 2014; Евдокимова и др., 2015; Мязин, 2015).
Наиболее эффективным способом очистки почвы оказалась биостимуляция, т.е. активизация деятельности аборигенной углеводородокисляющей микробиоты почвы за счет улучшения в ней водно-воздушных и питательных условий за счет рыхления и внесение удобрений (рис. 3).
Рис. 3. Содержание углеводородов в слое почвы 0-10 см при загрязнении дизельным топливом в объемах 10 (А) и 14 (Б) л/м2: 1 — без проведения биостимуляции, 2 — с биостимуляцией
Подобран ассортимент растений, устойчивых к загрязнению почвы НП: двукисточник тростниковидный (Phalaroides arundinacea (L.) Rausch); волосенец песчаный (Leymus arenarius (L.) Höchst); овсяница луговая (Festuca pratensis Huds); рожь двулетняя (Secale cereale L.) и некоторые другие. Данные виды рекомендованы для проведения фиторемедиации нефтезагрязненных почв (Евдокимова и др., 2007; Мязин, Редькина, 2016а; Мязин, Редькина, 2016б).
Исследование влияния микроорганизмов на процессы флотации при обогащении руды. С 2004 года сотрудники лаборатории изучают функционирование микроорганизмов в целостной системе переработки апатит-нефелиновых и медно-никелевых руд на обогатительных фабриках ОАО «Апатит» и Кольской ГМК. Установлено, что в образцах руды и оборотной воды, как на фабрике АНОФ-2, так и на комбинате «Печенганикель», численность сапротрофных и других трофических групп бактерий невелика (рис. 4), но увеличивается в ходе флотации за счет поступления питательных веществ с флотореагентами, а также благодаря аэрации и более высокой температуре (Воронина и др., 2007).
кл/мл
1200000 1000000 800000 600000 400000 200000 0
1 2 3 4 5 6 7 8
Рис. 4. Численность бактерий (кл/мл) в образцах флотации апатит-нефелиновой руды на фабрике АНОФ-2, сентябрь 2005 г.: 1 — руда; 2 — оборотная вода; пенные продукты: 3 — основной флотации;
4 — контрольной флотации; 5 — I перечистки; 6 — II перечистки;
7 — III перечистки; 8 — хвосты
Из оборотной воды и основных продуктов флотации выделены штаммы бактерий, частота встречаемости которых превысила 60 %, они относились к роду Pseudomonas. На ОАО "Апатит" обнаружены еще 2 штамма с частотой встречаемости более 60 %, принадлежащие к родам Stenotrophomonas и Acinetobacter. Обнаружено ухудшение процесса флотируемости апатита в присутствии бактерий за счет их взаимодействия с активными центрами кальцийсодержащих минералов и интенсивной флокуляции, что приводит к снижению селективности процесса флотации (Фокина и др., 2016). Лабораторные опыты по флотации исходной медно-никелевой руды на водопроводной воде в фабричном режиме показали, что в присутствии доминирующих бактерий и с увеличением их численности время флотации возрастает (табл. 1).
Таблица 1
Изменение времени флотации в зависимости от концентрации бактерий в жидкой фазе флотации сульфидных медно-никелевых руд
Численность бактерий, кл/мл Время флотации по операциям, мин
Межцикловая флотация I перечистка Контрольная флотация
0 27,42 6,32 8,34
103 27,15 6,50 7,07
105 27,15 7,45 7,45
106 26,45 7,30 8,00
107 28,40 9,00 10,30
Численность грибов в цикле обогащения апатит-нефелиновой руды на фабриках была очень низкой: от 1 до 24 колониеобразующих единиц (КОЕ) в 1 мл жидкой фазы или в 1 г руды. Доминировали грибы рода Penicillium, встречались грибы родов Acremonium, Aureobasidium, Alternaría, Chaetomium. На комбинате «Печенганикель» выделены виды грибов Aspergillus fumigatus, Penicillium aurantiogriseum и P. glabrum.
Исследование роли микроорганизмов в процессах биовыщелачивания цветных металлов. В 2016 году сотрудники лаборатории начали исследования деятельности микроорганизмов в процессах биовыщелачивания меди и никеля из руд, содержащих цветные металлы, на примере Аллареченского месторождения. Результаты показали невысокую численность и трофическое разнообразие микроорганизмов. В образцах месторождения были выявлены тионовые и сульфатредуцирующие бактерии, способствующие бактериальному выщелачиванию сульфидных руд. Образцы имели кислую реакцию среды, благоприятную для развития микроорганизмов этих групп. Совместно с сотрудниками Лаборатории экологии промышленного производства ИППЭС КНЦ РАН начаты работы по использованию бактерий в процессах выщелачивания с целью изучения в дальнейшем возможностей кучного выщелачивания.
Экология микроорганизмов природных и анропогенных экосистем
Важным направлением работы сотрудников лаборатории являются бактериологические, микологические и альгологические исследования почвенной и воздушной среды фоновых и загрязненных районов Мурманской области.
В почвах тундровой зоны выявлено 36 видов микроскопических грибов, относящихся к 16 родам, 13 семействам, 8 порядкам, 5 классам и 2 отделам. В таежной зоне разнообразие почвенных микромицетов существенно выше и представлено 87 видами, принадлежащими к 31 роду, 21 семейству, 11 порядкам, 5 классам и 2 отделам. В обеих природных подзонах Мурманской области преобладают микроскопические грибы из рода PemciПmm, которые составляют 38-50 % от общего числа выделенных видов. В тундровых почвах доминируют виды PeniciШum melinii, P. raistrickii, P. simplicissimum иMortierella longicoШs. Для северотаежных почв характерен иные видовой состав и структура комплексов микромицетов: доминируют P. decumbens, P. implicatum, M. longicoШs и Umbelopsis isabeUma.
Численность микроскопических грибов в тундровых почвах колеблется от 8 до 328 тыс. КОЕ/г, биомасса в среднем составляет 1,81 ± 0,19 мг/г, длина грибного мицелия 245 ± 25 м/г. Численность микромицетов северотаежных подзолов изменяется от 80 до 350 тыс. КОЕ/г, в отдельные годы число грибных пропагул достигает 600 тыс. КОЕ/г; биомасса грибов варьирует от 0,23 до 6,2 мг/г, длина грибного мицелия — от 32 до 3900 м/г.
Численность микроскопических грибов в воздушной среде тундровых экосистем изменяется от 11 до 145 КОЕ/м3, таежных — от 35 до 180 КОЕ/м3. Разнообразие микромицетов-аэробионтов в таежной зоне богаче, чем в тундре. В воздухе фоновых участков тундровой зоны доминируют виды PemciПmm decumbens, P. raistrickii; таежной зоны P. raistrickii, представители рода ^тШ и Sterilia mycelia (Корнейкова и др., 2015).
В зоне воздействия медно-никелевого предприятия нарушение гомеостаза микробного сообщества установлено при следующем содержании тяжелых металлов в подзолистой почве, мг/кг: меди 300-400, никеля 600-700 (Евдокимова, 1995). Антропогенное воздействие привело к уменьшению числа редко встречающихся видов и обильному росту нескольких широко распространенных видов. Из почв, подверженных хроническому воздействию газо-воздушных выбросов медно-никелевого комбината на протяжении нескольких десятков лет (40-50 лет), на расстоянии 7-10 км по розе ветров исчезли отдельные физиологические группы
бактерий-нейтрофилов: азотфиксирующие бактерии рода Clostridium, нитрифицирующие и целлюлозолитические бактерии, цианобактерии.
Воздушные выбросы Кандалакшского алюминиевого завода (КАЗ) в значительно меньшей степени, чем выбросы медно-никелевого предприятия, влияют на состояние почвенной микробиоты и растительного покрова. Прокариотная часть микробного сообщества более устойчива к выбросам алюминиевого завода, чем эукариотная составляющая почв. Нарушения в структуре бактериального сообщества в зоне воздействия КАЗ наблюдались, начиная с концентрации фтора в почве 1500-2000 мг/кг. Устойчивыми к загрязнению почвы соединениями фтора были неспорообразующие протеобактерии родов Pseudomonas, Arthrobacter, Corynebacterium, Mycobacterium, Rhodococcus. Изменения в численности, структуре и составе грибных сообществ отмечались при более низком содержании фтора в загрязненной почве — 500-600 мг/кг.
В зоне воздействия медноникелевого комбината «Печенганикель» эродированная, лишенная растительности почва способствует бактериальному загрязнению воздуха. Численность бактерий в воздухе зоны максимального загрязнения в 3 км от комбината составила 100-600 КОЕ в 1 м3. Доминировали грамотрицательные бактерии из отдела Gracilicutes. По мере удаления от комбината число бактериальных клеток в воздухе снижалось до 8-40 КОЕ/м3, что сопоставимо с фоновыми лесными экосистемами Мурманской области и свидетельствовало о бактериологической чистоте воздуха.
В воздушной среде, подверженной воздействию выбросов помышленных предприятий, формируются специфичные комплексы микромицетов, отличные от фоновых. Видовое разнообразие микроскопических грибов в воздухе и почве по градиенту загрязнения от комбината «Печенганикель» представлено 27 видами, 14 родами, 13 семействами, 7 порядками, 5 классами, 2 отделами. В зоне сильного загрязнения в воздухе по обилию доминировал гриб Gongronella butleri, в почве — Trichoderma viride; отмечен вид Torula lucifuga, не встреченный на более удаленных от комбината участках. На фоновом участке в обеих средах доминировал гриб Penicillium raistrickii.
Видовое разнообразие комплексов микроскопических грибов в воздухе и почве по градиенту загрязнения от КАЗа было представлено 44 видами, относящимися к 20 родам, 14 семействам, 9 порядкам, 5 классам, 2 отделам, и группой грибов со стерильным мицелием. В воздухе в 2 км от источника выбросов по показателю индекса обилия доминировал гриб Cladosporium oxysporum, в воздухе фонового участка — виды рода Torula и грибы со стерильным мицелием. В почве вблизи алюминиевого завода доминировал Penicillium spinulosum, часто встречались виды P implicatum и Trichoderma viride. В контроле доминирующих видов выделено не было, часто встречались T. viride, C. resinae, P. trzebinskii, Umbelopsis isabellina. Вид Memnoniella echinata имел высокий показатель обилия на всех участках, C. resinae, P. trzebinskii — на фоновом участке.
Выявлены микромицеты — биоиндикаторы загрязнения почв соединениями тяжелых металлов и фтора. По отношению к фтору выделены три группы грибов: устойчивые, умеренно-толерантные и чувствительные. Самым устойчивым к фтору оказался темноокрашенный гриб Cladosporium cladosporioides. Менее устойчивым — Alternaria alternata. Умеренно-толерантными оказались темноокрашенные микроскопические грибы Cladosporium resinae, Wardomyces anomalus и светлоокрашенные Aspergillus
fumigatus, Mucor hiemalis. Самыми чувствительными из исследованных видов оказались Culvularia intermedia (темноокрашенный), Penicillium trzebinskii и Trichodermapolysporum (светлоокрашенные). В лабораторных опытах выявлено, что грибы с темнопигментированным мицелием более устойчивы к фтору, чем светлоокрашенные (Чапоргина, Корнейкова, 2014).
Среди микромицетов как природных, так и загрязненных почв Кольского полуострова выделены условно патогенные грибы (УПГ), способные вызывать у человека микозы, аллергические реакции и заболевания органов дыхания. Наибольшее количество видов УПГ относится к родам Penicillium, Aspergillus, Mucor, Lecanicillium и Phoma. Выявлено увеличение доли условно патогенных грибов по сравнению с почвами фоновых территорий на 15 % в зоне воздействия выбросов алюминиевого и медно-никелевого предприятий и на 20-25 % в почвах, загрязненных нефтепродуктами. В загрязненных почвах возрастает не только обилие видов потенциально патогенных грибов, но и частота их встречаемости (Корнейкова и др., 2012).
Штаммы грибов, выделенные из загрязненной почвы, оказались более патогенны по сравнению со штаммами из чистой почвы (Корнейкова, Лебедева, 2016). В зоне воздействия алюминиевого завода наиболее опасными для человека были 7 штаммов (или 9 % от общего количества штаммов грибов, выделенных из почв): Amorphotheca resinae st.1, Aspergillus fumigates st.1, A. niger, Paecilomyces variotii st.1, Penicillium commune, P. purpurogenum, Trichoderma viride st.1. Эти виды обладали протеазной, фосфолипазной активностью и способностью роста при температуре +37 °С. В настоящее время проводятся исследования свойств патогенности у штаммов грибов, выделенных из почв, загрязненных нефтепродуктами и тяжелыми металлами.
Исследована устойчивость к антибиотикам бактерий и микроскопических грибов, выделенных из фоновых и загрязненных выбросами алюминиевого завода почв. Антибиотическая активность выявлена у 15 из 85 исследованных штаммов. Грамотрицательные бактерии оказались более устойчивы к действию антибиотиков, продуцируемых микромицетами, по сравнению с грамположительными бактериями. Самой устойчивой к метаболитам микроскопических грибов оказалась тест-культура Pseudomonas fluorescens. Добавление в среду для культивирования микромицетов 50-300 мг/л фтора оказало влияние на их антагонистическую активность в отношении бактерий: у 50% изученных штаммов не отмечено изменения антибиотической активности, активность Penicillium aurantiogriseum и P ochrochloron усиливалась, а у видов P spinulosum и P thomii, напротив, уменьшалась. Наиболее чувствительными к ионам фтора оказались грибы рода Penicillium.
Альгоценозы почв Кольского полуострова характеризуются низким видовым разнообразием и преобладанием одноклеточных зеленых водорослей, на долю которых приходится до 80 % от общего числа видов. Эта особенность характерна для хвойных лесов с подзолистым типом почвообразования (Алексахина, Штина, 1984) и подтверждена для почв под разными растительными микрогруппировками в сосновом и березовом лесах на территории заповедника «Пасвик» (Редькина, Шалыгина, 2015б; Евдокимова и др., 2016). В менее кислой почве под березовым лесом за 2 года исследований выявлено 50 видов водорослей и цианобактерий, в сосновом лесу обнаружено лишь 29 видов. Ведущим в структуре почвенного альгоценоза березового леса является отдел Chlorophyta
(60 % цианобактериально-водорослевого ценоза), также обнаружены диатомовые и желтозеленые водоросли. Высокую частоту встречаемости имели виды: Tetracystis cf. aplanospora, Halochlorella rubescens, Pseudococcomyxa simplex, Fottea stichococcoides, Klebsormidium flaccidum, Hantzschia amphioxys, Microcoleus vaginatus, Aphanocapsa sp.
Увеличение разнообразия микрофототрофов часто отмечается на сильно загрязненных территориях в условиях деградации высших сосудистых растений. Численность жизнеспособных клеток также может быть значительно выше, чем в почвах фоновых территорий, и подвержена более резким сезонным колебаниям. Так, на расстоянии до 2 км от Кандалакшского алюминиевого завода в верхнем слое нарушенной, лишенной растительного покрова и иссушенной почвы, при влажности всего 6-8 %, обилие водорослей достигало 8 млн. кл./г (Редькина, Шалыгина, 2015а). Развитию водорослей в импактной зоне КАЗ способствовало не только уменьшение конкуренции с высшими растениями за питательные вещества, но и снижение кислотности почвы в результате оседания на ее поверхность ряда элементов из промышленной пыли, оказывающих нейтрализующее действие. Помимо широко распространенных в почвах Кольского полуострова водорослей и цианобактерий Klebsormidium flaccidum, Pseudococcomyxa simplex, Stichococcus bacillaris, Bracteacoccus minor, Interfilum terricola, Elliptochloris bilobata, Nostoc spp., устойчивость к загрязнению почв фтор-содержащими соединениями алюминиевого завода проявляли виды: Dictyochloris fragrans, Xanthonema exile, Botrydiopsis eriensis, образующие скопления клеток, окруженные слизью. Был обнаружен слизеобразующий вид цианобактерийMicrocoleus vaginatus и диатомовые водоросли, предпочитающие нейтральную реакцию среды и достаточную освещенность. Водоросли Chlorella sp., Halochlorella rubescens, Neocystis sp. не выявлены вблизи КАЗа, но встречены в почве, загрязненной тяжелыми металлами (Редькина, 2015). Широко распространенный вид почвенных водорослей Eustigmatos magnus проявил устойчивость к загрязнению фтором, но оказался чувствительным даже к слабому загрязнению тяжелыми металлами.
Альгологические исследования сотрудников лаборатории не ограничиваются лесными почвами. В 2015-2016 гг. были проанализированы различные типов почв тундровой зоны полуострова Рыбачий — крайне северной территории Мурманской области (Редькина, Шалыгина, 2016). Обнаружено 80 видов водорослей и цианобактерий, принадлежащих к 5 отделам, из которых наиболее представленными по числу видов оказались отделы Chlorophyta (31), Ochrophyta (25) и Cyanobacteria (18 видов). По возрастанию видового разнообразия альгофлоры можно выстроить следующий почвенный ряд: криогенные и примитивные почвы (по 6 видов) — Al-Fe-гумусовые подзолы (13) — подбуры (18) — сухо-торфяные почвы (39) — торфяно-болотные низинные почвы (53 вида). Последний тип почв также характеризуются самым высоким обилием водорослей. Представители трех основных групп водорослей — зеленые, диатомовые, синезеленые -имеют сходные доли в структуре альгофлоры торфяно-болотной почвы: 25, 28, 30 % от общего числа выявленных видов соответственно. Список зеленых водорослей пополнен видами из класса Conjugatophyceae, характерными для сильно увлажненных и водных местообитаний: Cosmarium cf. impressulum, C. quadratum, Mougeotia sp. Во всех повторностях образцов болотной почвы встречались цианопрокариоты Microcoleus vaginatus, Geitlerinema cf. splendidum, Leptolyngbya sp., Pseudoanabaena sp. Диатомовые были представлены
как мелкими, так и достаточно крупными формами: Hantzschia amphioxys, Pinnularia cf. divergens, Pinnularia cf. brebissonii, Pinnularia cf. macilenta, Rhopalodia gibberula, Frustulia rhomboides. Присутствовали и желто-зеленые водоросли.
Идентификация водорослей и цианобактерий требует тщательного анализа их морфологии и жизненного цикла в чистых культурах. Коллекция микробиологических культур, формируемая и поддерживаемая сотрудниками лаборатории, в настоящее время насчитывает до 200 штаммов. Это преимущественно зеленые водоросли (отдел Chlorophyta) и цианобактерии (Cyanobacteria), единичными видами представлены отделы харовые (Charophyta) и хромисты (Chromista). Некоторые штаммы цианобактерий из коллекции послужили объектами молекулярно-генетических исследований, проведенных в Университете Джона Кэрролла в США. Были получены сиквенсы участков генов 16S рРНК и 16S-23S ITS для 15 штаммов, выделенных из различных местообитаний Мурманской области. Предварительные результаты (филогенетические деревья по участку гена 16S рРНК и построение вторичной структуры 16S-23S ITS), а также данные по морфологии и экологии исследованных объектов позволяют предположить наличие среди них новых для науки видов цианобактерий. Так, в почве, загрязненной тяжелыми металлами в 5 км от комбината «Печенганикель», обнаружен новый вид рода Stenomitos. В последующем этот вид был выявлен и в почвах, загрязненных соединениями фтора. Использование полифазного подхода позволило выделить из почвы вблизи Кандалакшского алюминиевого завода новый вид рода Nostoc, устойчивый к загрязнению соединениями фтора (Шалыгина и др., 2016). Молекулярно-генетическими методами подтверждена таксономическая принадлежность нескольких видов рода Nostoc, а также вида Microcoleus vaginatus, выделенного из почвы заповедника «Пасвик». Предполагается описание нового вида рода Wilmottia sp., выделенного из криптогамных корочек в пределах Хибинского горного массива. Сиквенсы цианобактерий семейства Leptolyngbyaceae (предположительно виды родов Nodosolinia и Myxacorus) находятся на стадии обработки.
Заключение
Деятельность Лаборатории экологии микроорганизмов направлена на комплексное изучение всех основных групп микроорганизмов в различных природных и техногенных средах Мурманской области. Значительный объем ранее полученных данных постоянно пополняется результатами исследований микробиоты на физиологическом и генетическом уровнях с использованием современных методов. Это позволяет получить более полные сведения о микробиологических процессах, происходящих в субарктических экосистемах в настоящее время, и использовать их при ликвидации экологического ущерба от хозяйственной деятельности, а также для минимизации негативного воздействия на окружающую среду. Новые знания о разнообразии и уникальных свойствах микроорганизмов заполярных широт будут способствовать усовершенствованию существующих и разработке новых эффективных биотехнологических приемов восстановления нарушенных территорий региона.
Основной объем работ выполнен в рамках государственных заданий: «Биологическая трансформация загрязнений в окружающей среде: закономерности и практические аспекты» (2010-2013 гг.) и «Исследование биотехнологического потенциала микроорганизмов в изменяющихся условиях природной среды Северной Фенноскандии» (2014-2017 гг.).
Исследования поддержаны грантообразующими организациями:
• Программой фундаментальных исследований Президиума РАН «Живая природа: современное состояние и проблемы развития», подпрограмма «Биоразнообразие: состояние и динамика», проект «Биота тундровых почв Евро-Арктического региона»;
• грантом РФФИ № 09-05-00467 «Определение уровня токсичности почв в импактной зоне комбинатов «Карабашмедь» и «Североникель»;
• грантом РФФИ № 12-04-00547-а «Биологические аспекты современных почвенных процессов в условиях аэротехногенного воздействия алюминиевого предприятия»;
• международной программой Ко1агсйо СЕТ1А, проект № КО 187 «Экология побережья, технологии и инновации в Арктике»;
• договором № 27-3-2012 с предприятием ОЛКОН «Микробиологические исследования сточных карьерных вод с целью разработки технологии их очистки от загрязняющих веществ группы азота до утвержденных нормативов допустимых концентраций» (2012 г.).
По результатам исследований защищено 4 диссертационные работы на сосискание степени кандидата наук по специальностям «экология», «геоэкология», «почвоведение».
Благодарности
Коллектив авторов выражает благодарность с.н.с. лаборатории Экологии микроорганизмов Н. П. Мозговой за помощь и ценные советы при проведении исследований; инженеру М. В. Пуговкиной за техническое обслуживание работ; руководству Оленегорского горно-обогатительного комбината (АО «Олкон») и ведущему инженеру по охране окружающей среды Т. М. Атавиной за содействие в практической реализации исследований лаборатории; администрации заповедника «Пасвик» в лице директора В. Е. Чижова и зам.директора по научной работе Н. В. Поликарповой за возможность проведения работ на территории заповедника; администрации филиала Всероссийского института растениеводства «Полярная опытная станция» (ПОСВИР) в лице Е. М. Ахтуловой и И. В. Михайловой.
Статья подготовлена в рамках выполнения госзадания ИППЭС КНЦРАН, тема «Физиолого-биохимические особенности и разнообразие микробиоты арткиечских прирдных сред и их биоремедиация при загрязнении», № гос. рег.: АААА-А18-И8021490073-6.
Литература
Алексахина Т. И., Штина. Э. А. Почвенные водоросли лесных биогеоценозов. М.: Наука, 1984. 148 с.
Воронина Н. В., Евдокимова Г. А., Гершенкоп А. Ш. Развитие и функционирование микроорганизмов в цикле обогащения апатит-нефелиновых руд с использованием оборотного водоснабжения // Горный журнал, 2007. № 12. С. 61-65.
Гайсина Л. А., Фазлутдинова А. И., Кабиров Р. Р. Современные методы выделения и культивирования водорослей. Учебное пособие. Уфа: Изд-во БГПУ, 2008. 152 с.
Евдокимова Г. А. Эколого-микробиологические основы охраны почв Крайнего Севера. Апатиты: КНЦ РАН, 1995. 272 с.
Евдокимова Г. А., Иванова Л. А., Мозгова Н. П., Мязин В. А., Фокина Н. В. Опыт по применению биоплато для очистки сточных карьерных вод в арктических условиях // Экологические проблемы северных регионов и пути их решения / Матер. VI Всерос. науч. конф. с межд. участием. Апатиты: КНЦ РАН, 2016. С. 27-31.
Евдокимова Г. А., Иванова Л. А., Мозгова Н. П., Мязин В. А., Фокина Н. В. Плавающие биоплато для очистки сточных карьерных вод от минеральных соединений азота в арктических условиях // Экология и промышленность России, 2015. Т. 19. № 9. С. 35-41.
Евдокимова Г. А., Иванова Л. А., Мязин В. А. Патент РФ № 2560631 «Устройство для биологической очистки сточных карьерных вод». Регистрационный номер заявки 2014122204 от 30 мая 2014 г. Регистрация в Государственном реестре изобретений РФ 22 июля 2015 г. Срок действия патента — до 30 мая 2034 г.
Евдокимова Г. А., Корнейкова М. В., Мозгова Н. П., Мязин В. А., Фокина Р. В. Очищение почв от нефтепродуктов в Евро-Арктическом регионе России // Роль почв в биосфере и жизни человека / Матер. докл. Межд. науч. конф. Москва: МГУ, 2015. С. 45-47.
Евдокимова Г. А., Маслобоев В. А. Биоремедиация загрязненных нефтепродуктами почв в условиях Кольского Севера // МурманшельфИнфо, 2011. № 2 (15). С. 34-38.
Евдокимова Г. А., Мозгова Н. П. Микрофлора почв тундровой зоны Кольского полуострова // Почвоведение, 1995. № 12. С. 1487-1497.
Евдокимова Г. А., Мозгова Н. П., Михайлова И. В. Способы биоремедиации почв Кольского Севера при загрязнении дизельным топливом // Агрохимия, 2009. № 6. С. 61-66.
Кондакова Л. В., Домрачева Л. И. Флора Вятского края. Часть 2. Водоросли (Видовой состав, специфика водных и почвенных биоценозов). Киров: «Кировская областная типография», 2007. 192 с.
Корнейкова М. В., Евдокимова Г. А., Лебедева Е. В. Комплексы микроскопических грибов в загрязненных нефтепродуктами агроземах Кольского полуострова // Микология и фитопатология, 2011. Т. 45, № 3. С. 249-256.
Корнейкова М. В., Евдокимова Г. А., Лебедева Е. В. Комплексы потенциально патогенных микроскопических грибов в антропогенно-загрязненных почвах Кольского Севера // Микология и фитопатология, 2012. Т. 46. № 5. С. 323-328.
КорнейковаМ. В., Евдокимова Г. А., Лебедева Е. В., Чапоргина А. А. Комплексы микроскопических грибов воздушной среды антропогенно-загрязненных территорий Кольского Севера // Микология и фитопатология, 2015. Т. 49. № 4. С. 218-225.
Корнейкова М. В., Лебедева Е. В. Потенциальная патогенность микромицетов, выделенных из антропогенно загрязненных и фоновых почв Кольского полуострова // Биология, систематика и экология грибов и лишайников в природных экосистемах и агрофитоценозах / Матер. II Межд. науч. конф. Минск: Колорград, 2016. С. 133-139.
Лабинская А. С. Микробиология с техникой микробиологических исследований. М.: Медицина, 1978. 394 с.
Маслобоев В. А., Евдокимова Г. А., Губкина Т. Г., Мязин В. А., Фокина Н. В., Украинская К. В. Биоремедиация загрязненных нефтепродуктами почв в субарктическом регионе // Проблемы безопасности и эффективности освоения
георесурсов в современных условиях: Материалы научно-практической конференции, посвященной 25-летию Горного института Уро РАН и 75-летию чл.-корр. РАН А. Е. Красноштейна. Пермь: Горный институт УрО РАН, 2014. С. 146-149.
Мязин В. А. Определение остаточного содержания углеводородов и продуктов их трансформации при загрязнении окультуренных подзолистых почв в Евро-Арктическом регионе // Вестник Кольского Научного Центра РАН. Апатиты: КНЦ РАН, 2015. № 1 (20). С. 126-131.
Паринкина О. М. Микрофлора тундровых почв. Л.: Наука, 1989. 159 с.
Редькина В. В. Водоросли и цианобактерии почв, испытывающих влияние газовоздушных выбросов комбината Печенганикель (п. Никель, Мурманская область) // Тезисы докладов III (XI) Международной Ботанической конференции молодых ученых. СПб.: БИН РАН, 2015. С. 54.
Редькина В. В., Шалыгина Р. Р. Влияние газо-воздушных выбросов алюминиевого завода на почвенные альгоценозы // Водоросли и цианобактерии в природных сельскохозяйственных экосистемах / Матер. II межд. науч.-практ. конф. Киров: Вятская ГСХА, 2015а. С. 234-237.
Редькина В. В., Шалыгина Р. Р. Почвенные водоросли под различными компонентами растительных сообществ на территории заповедника «Пасвик». // Там же, 2015б. С. 238-242.
Редькина В. В., Шалыгина Р. Р. Предварительные результаты исследования цианобактериально-водорослевых ценозов в почвах полуострова Рыбачий. // Экологические проблемы северных регионов и пути их решения / Матер. VI Всерос. науч. конф. с межд. участием. Апатиты: КНЦ РАН, 2016. С. 142-144.
Фокина Н. В. Исследование влияния высокого содержания нефтепродуктов в почве на бактерии в лабораторном опыте // Экологические проблемы северных регионов и пути их решения / Доклады III-ей Всероссийской научной конференции с международным участием. Апатиты: КНЦ РАН, 2010. С. 49-52.
Фокина Н. В., Янишевская Е. С., Евдокимова Г. А. Сезонная динамика численности и трофическое разнообразие микроорганизмов в процессе флотации сульфидных медно-никелевых руд на обогатительной фабрике Кольской ГМК // Проблемы недропользования, 2016. № 2. С. 118-122.
Чапоргина А. А., КорнейковаМ. В. Биотрансформация углеводородов нефти активными штаммами микромицетов, выделенными из почв Кольского полуострова // Материалы II Международной научной конференции. Минск: Колорград, 2016. С. 257-260.
Чапоргина А. А., Корнейкова М. В. Комплексы микроскопических грибов воздуха и почвы в зоне воздействия выбросов Кандалакшского алюминиевого завода // Проблемы арктического региона / Труды 14-й Международной научной конференции студентов и аспирантов. Мурманск, 2014. С. 136-142.
Шалыгина Р. Р., Шалыгин С. С., Редькина В. В. Морфологическая и молекулярная характеристика цианобактерии Nostoc sp., изолированной из почвы Мурманской области // Труды Кольского научного центра РАН. Прикладная экология Севера. Вып. 4, 7/2016 (41). С. 78-89.
Evdokimova G. A., Masloboev V. A., Mozgova N. P., Myazin V. A., Fokina N. V. Bioremediation of Oil-Polluted Cultivated Soils in the Euro-Arctic Region // Environmental Science and Engineering, 2012. 1(9): 1130-1136.
Kotai J. Instructions for preparation of modified nutrient solution Z8 for algae. Norwegian Institute for Water Research, 1972. Publication B-11/69. Oslo, Blindern. 5 p.
Olsen R. A., Hovland J. Fungal flora and activity in Norway spruce needle litter. // Report Department of Microbiology, Agricultural University of Norway. 1985. 41 p.
Сведения об авторах Корнейкова Мария Владимировна,
Кандидат биологических наук, заведующий лабораторией Экологии микроорганизмов Института проблем промышленной экологии Севера Кольского НЦ РАН c 2017 г., Апатиты; korneykova.maria@mail.ru Евдокимова Галина Андреевна,
Доктор биологических наук, профессор, заведующий лабораторией Экологии микроорганизмов Института проблем промышленной экологии Севера Кольского НЦ в 1992-2017 гг., Апатиты, galina_evdokimova@list.ru Мязин Владимир Александрович,
Кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Института проблем промышленной экологии Севера Кольского НЦ РАН, Апатиты; myazinv@mail.ru Редькина Вера Вячеславовна,
Кандидат биологических наук, ведущий инженер Института проблем промышленной экологии Севера Кольского НЦ РАН, Апатиты; kalmykova_v_v@mail.ru Фокина Надежда Викторовна,
Кандидат технических наук, старший научный сотрудник Института проблем промышленной экологии Севера Кольского НЦ РАН, Апатиты; nadezdavf@yandex.ru Шалыгина Регина Ринатовна,
Кандидат биологических наук, научный сотрудник Института проблем промышленной экологии Севера Кольского НЦ РАН, Апатиты; regina_rinat@mail.ru Чапоргина Александра Александровна,
Аспирант, старший лаборант Института проблем промышленной экологии Севера Кольского НЦ РАН, Апатиты; sashka-26.11.91@mail.ru Янишевская Елена Сергеевна,
Аспирант, старший лаборант Института проблем промышленной экологии Севера Кольского НЦ РАН, Апатиты; drygina_es@mail.ru
Korneykova Maria Vladimirovna,
PhD (Biology), Head of Microorganisms Ecology Laboratory from 2017, Institute of the Industrial Ecology Problems of the North of the Kola Science Center of RAS, Apatity; korneykova.maria@mail.ru Evdokimova Galina Andreevna,
Dr. of Sci. (Biology), Professor, Head of Microorganisms Ecology Laboratory in 1992-2017, Institute of the Industrial Ecology Problems of the North of the Kola Science Center of RAS, Apatity; galina_evdokimova@list.ru Myazin Vladimir Aleksandrovich,
PhD (Biology), Senior Researcher of Institute of the Industrial Ecology Problems of the North of the Kola Science Center of RAS, Apatity; myazinv@mail.ru Redkina Vera Vyacheslavovna,
PhD (Biology), Lead Engineer of Institute of the Industrial Ecology Problems of the North of the Kola Science Center of RAS, Apatity; kalmykova_v_v@mail.ru Fokina Nadezhda Viktorovna,
PhD (Engineer), Senior Researcher of Institute of the Industrial Ecology Problems of the North of the Kola Science Center of RAS, Apatity; nadezdavf@yandex.ru
Shalygyna Regina Rinatovna,
PhD (Biology), Researcher of Institute of the Industrial Ecology Problems of the North of the Kola Science Center of RAS, Apatity; regina_rinat@mail.ru Chaporgina Aleksndra Aleksandrovna,
PhD Student, Senior laboratory assistant researcher of Institute of the Industrial Ecology Problems of the North of the Kola Science Center of RAS, Apatity; sashka-26.11.91@mail.ru Yanishevskaya Elena Sergeevna,
PhD Student, Senior laboratory assistant researcher of Institute of the Industrial Ecology Problems of the North of the Kola Science Center of RAS, Apatity; drygina_es@mail.ru
DOI:10.25702/KSC .2307-5252.2018.9.9.104-160 УДК 622.7.017+504.05+666.3
Д. В. Макаров, В. А. Маслобоев, Л. Б. Кошкина, Л. П. Сулименко, А. В. Светлов, Т. А. Мингалева, Ю. Л. Денисова, Е. А. Красавцева
Институт проблем промышленной экологии Севера ФИЦ КНЦ РАН, Лаборатория Экологии промышленного производства
ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ОБОСНОВАНИЮ СНИЖЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ОПАСНОСТИ ОТХОДОВ ГОРНОПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА: ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ НАУЧНОГО НАПРАВЛЕНИЯ
Аннотация
Рассмотрены основные результаты научно-исследовательской работы Лаборатории экологии промышленного производства ИППЭС КНЦ РАН за период 2012-2017 г.г. Главные направления исследований: снижение экологической опасности отходов горнопромышленного комплекса, доизвлечение из них цветных металлов и попутное получение строительных материалов, защита природных водоемов от промышленных стоков и очистка сточных вод. Обсуждены результаты и перспективы развития исследований.
Ключевые слова:
отходы горнопромышленного комплекса, тяжелые металлы, геотехнологии, очистка сточных вод, геохимические барьеры, сорбенты, строительные материалы.
D. V. Makarov, V. A. Masloboev, L. B. Koshkina, L. P. Sulimenko, A. V. Svetlov, T. A. Mingaleva, Y. L. Denisova, E. A. Krasavtseva
SUBSTANTIATION OF RESEARCH ON THE REDUCTION OF ECOLOGICAL DANGER FROM MINING WASTE: MAIN RESULTS AND PERSPECTIVES OF INVESTIGATIONS
Abstract
The main results of research of the «Laboratory of ecology of industrial production» in 2012-2017 are analyzed in major directions - reduction of pollution effect of mining wastes to the environment, re-extraction of non-ferrous metals and receiving by-product materials for construction, natural water bodies protection, and wastewater purification. Results and perspectives of research are discussed.
