CC BY
7УДК 577.151
DOI 10.24412/cl-37255-2024-1-153-155
МИКРОБОЦЕНОЗ УГОЛЬНОГО КАРЬЕРА «КАНГАЛАССКИЙ»
Салтыкова А.Л.1, Вит А.А.1, Ерофеевская Л.А.2, Ефимов С.Е.2, Далбаева Е.А.1,2, Сивцев С.И.2
1 Федеральный исследовательский центр «Якутский научный центр Сибирского отделения
Российской академии наук», г. Якутск
2 Федеральный исследовательский центр «Якутский научный центр Сибирского отделения
Российской академии наук», обособленное подразделение Институт проблем нефти и газа СО РАН, г. Якутск E-mail: [email protected]
Аннотация. Представлены результаты микробиологических исследованиий почв и грунтов угольного карьера «Кангаласский», расположенного в пригородной зоне городского округа Якутск. Установлено, что данные почвы обладают токсическими свойствами, отрицательно влияющими на микрофлору и растительный покров карьера. Признаками фитотоксичности почв служит низкий процент всхожести семян (10-30%), по сравнению с фоновой почвой (76 и 80%) и контролем (96%). По микробиологическим показателям почвы исследуемой территории классифицируются как «бедные». Качественный состав почвенных микроорганизмов представлен бактериями родов Bacillus, Moraxella, Metanogenes, Arthrobacter и Rhodococcus. Полученные результаты микробиологических исследований подчеркивают необходимость дальнейших исследований для оценки влияния токсичности почвы на экосистему региона и для разработки мероприятий по улучшению состояния почв территории угольного карьера«Кангаласский».
Ключевые слова: угольный разрез, фитотоксичность, техногенно-нарушенные почвы.
Почва является важнейшим компонентом экосистемы, играющим ключевую роль в поддержании жизни на Земле. Она не только служит средой обитания множества микроорганизмов и растений, но и выполняет функции хранения воды, углерода и питательных веществ, необходимых для роста и развития растительности. Исследования состояния почвы и её микробиологического состава имеет особое значение в условиях современных экологических вызовов, связанных с загрязнением, изменениями климата и антропогенной деятельностью. Угольные карьеры представляют собой объекты, где происходит интенсивное изменение природной среды. Извлечение полезных ископаемых приводит к разрушению естественных экосистем, изменению химического состава и структуры почвы, а также изменению её биологической активности. В таких условиях почва может приобретать токсические свойства, что негативно сказывается на микрофлоре, а также на растительности, что представляет собой серьезную угрозу для восстановления экосистемы.
В данной работе рассматриваются микробиологические исследования почв и грунтов угольного карьера «Кангаласский», с акцентом на определение их токсичности и влияние на всхожесть растений. Установка связи между микробиологическими параметрами почвы позволит не только глубже понять процессы, происходящие в этот экологически уязвимый район исследований, но и выработать рекомендации по восстановлению и охране почвенных ресурсов. Выявление видов микроорганизмов, представленных в данной экосистеме, так же является важным аспектом исследования, поскольку их активность и разнообразие могут служить индикаторами состояния почвы и её способности к природному восстановлению.
Таким образом приведенные исследования не только подчеркивают значимость почвы как жизненно важного ресурса, но и акцентируют внимание на необходимости комплексного подхода к её охране и восстановлению в условиях антропогенного воздействия.
Цель исследований заключалась в изучении состояния техногенно-нарушенной почвенной экосистемы Кангаласского угольного разреза.
Для исследований были отобраны почвенные образцы в лесной зоне (фон) и в зоне добычи угля (техногенная почва). Пробы почвогрунтов отбирали пробоотборником Эйдельмана продукции фирмы EIJKELKAMP, в соответствии с установленными требованиями к отбору
проб [1, 2]. Культивирование и идентификацию микроорганизмов проводили согласно обще-утверждённым в микробиологии методическим пособиям [3-5].
По морфологическому строению профиль исследуемых почв в районе Кангаласского разреза типичен песчаным и легкосуглинистым почвам. Для почв данной территории характерны низкое содержание гумуса, не высокая влажность, слабокислая реакция среды, слабая обеспеченность подвижными формами азота и фосфора (табл. 1).
Таблица 1 - Агрохимические показатели почв
Место отбора, рН Гумус, Исследуемые показатели, мг/кг почвы
проба № водный % N-N03 Р2О5 К2О N-NH4
Техногенно-нарушенная зона, № 1 6,74±0,3 4,2±0,2 3,66±0,1 46±2,2 140±7,0 4,3±0,2
Техногенно-нарушенная зона, № 2 6,48±0,3 4,0±0,2 3,30±0,1 43±2,1 106±5,0 2,7±0,1
Техногенно-нарушенная зона, № 3 6,42±0,3 4,0±0,2 3,77±0,1 43±2,1 94±4,0 4,5±0,2
Лесная зона, № 4 (фон) 7,02±0,3 5,2±0,2 7,04±0,3 113±5,0 430±9,0 9,8±4,2
Установлено, что растения, произрастающие на данной территории испытывают недостаток в подвижных формах фосфора и калия. Кроме того, почвы обладают фитотоксичностью (табл. 2).
Таблица 2 - Результаты биотестирования
Место отбора, проба № Исследуемый материал Параметры биотестирования тест-растения (пшеницы)
Процент всхожести семян, % Длина корня, см Длина стебля, см Кол-во листьев на стебле
Техногенно-нару-шенная зона, № 1 Почва 12±0,5 8±0,3 10±0,5 1±0,0
Водная вытяжка 10±0,4 8±0,3 7±0,3 1±0,0
Техногенно-нару-шенная зона, № 2 Почва 30±1,5 10±0,4 12±0,6 1±0,0
Водная вытяжка 28±1,3 8±0,3 10±0,4 1±0,0
Техногенно-нару-шенная зона, № 3 Почва 20±0,9 10±0,4 14±0,6 1±0,0
Водная вытяжка 18± 1,8 10±0,4 10±0,4 1±0,0
Лесная зона, № 4 (фон) Почва 76±3,2 17±1,3 21±2±1,0 3±0,0
Водная вытяжка 80±3,5 17±1,3 21± 1,0 3±0,0
Контроль (вода ди-стил.) Вода 98±4,1 18± 1,8 21± 1,0 3±0,0
Признаками фитотоксичности почв служит низкий процент всхожести семян (10-30%), по сравнению с фоновой почвой (76 и 80%) и контролем (96%), а также угнетение формирования корневой системы и зеленой массы растений в сравнении с контрольным чистым образцом.
На участках, где были отобраны пробы наблюдается изреженность естественного растительного покрова, изменение анатомо-морфологических показателей растений, появление некрозов, пигментирование и изменение окраски листьев, утоньшение стеблей растений, отставание в росте. Наличие указанных изменений в дальнейшем можно будет использовать в качестве индикатора, свидетельствующего о том, что данный участок почвы подвергался или подвергается техногенному воздействию.
По микробиологическим показателям почвы исследуемой территории классифицируются как «бедные». Видовой состав почвенной микрофлоры объекта не отличается разнообразием и значительно уступает таковым в фоновой «чистой» почве. Общая микробная численность (ОМЧ) основных эколого-трофических групп микроорганизмов (бактерии, грибы, акти-нобактерии) составляет не более 100 тысяч клеток на 1 г абсолютно сухого веса (АСВ) почвы, что в 2-3 раза меньше, чем в фоновой почве (табл. 3).
Качественный состав почвенной микрофлоры территории Кангаласского разреза указывает на недостатоно активную биодинамику со слабо протекающими минерализационными процессами. Микробоценоз почвенной экосистемы представлен, главным образом, бактериями родов Bacillus, Moraxella, Metanogenes, Arthrobacter и Rhodococcus.
Среди микроорганизмов, способных расти на элективной среде МакКонки, выделены штаммы, не сбраживающие лактозу, не образующие сероводород и индол, хорошо окрашивающиеся по методу Циля-Нильсена, что свидетельствует о наличии кислотоустойчивых свойств клеточной стенки, не характерных для санитарно-показательных микроорганизмов из группы энтеробактерий.
Таблица 3 - Микробиологическая характеристика исследуемых почв
Место отбора, проба № Гетеротрофные сапрофитные бактерии на МПА +30°С-72 ч. Грибы на агаре Чапека +24°С-120 ч. Актино-бактерии, на кАа +28°С-120 ч. Олиготрофы на Па +30°С-7 с. УОМ на ср.Мюнца с нефтью +20°С-14 с.
Техноген. наруш. зона, № 1 12,4±0,5*103 41,3±0,2*103 41,1±0,2*103 68,4±0,3*103 -
Техноген. наруш. зона, № 2 26,0±0,9*103 28,4±0,1*103 23,2±0,1*103 38,5±0,1*103 -
Техноген. наруш. зона, № 3 22,2±0,1*103 26,6±0,1*103 26,2±0,1*103 26,8±0,1*103 2±0,1*102
Техноген наруш. зона № 4 21,2±0,1*103 38,3±0,1*103 26,0±0,1*103 33,2±0,1*103 -
Лесная зона, № 4 (фон) 628,4±3,5*106 32,8±0,1*104 232,0±1,1*104 102,4±1*105 -
Таким образом, результаты, полученные при выполнении исследований, дают основание сделать следующие выводы:
1. Почвы техногенно нарушенной территории Кангаласского угольного разреза обладают слабой биологической активностью и фитотоксичностью.
2. С научно-практических подходов, необходимо дальнейшее изучение и оценка фактологического потенциала воздействия вскрышных работ на объекты окружающей среды в зоне действия угольного разреза.
3. Методы, использованные в данной работе, могут быть использованы для изучения влияния санитарно-экологических факторов почвенной среды на здоровье населения, проживающего в непосредственной близости к угольному разрезу.
Работа выполнена в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (рег. № 122011200369-1) с использованием научного оборудования Центра коллективного пользования ФИЦ ЯНЦ СО РАН.
Список литературы
1. ГОСТ 17.4.3.01-2017 Охрана природы. Почвы. Общие требования к отбору проб. - Введ. 2019-01-01. - М.: Стандарт информ, 2018. 8 с.
2. ГОСТ 17.4.4.02-2017. Охрана природы. Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического анализа. - Введ. 2019-01-01. - М.: Стандарт информ, 2018. 16 с.
3. Методические указания МУК 4.2.3695-21. 4.2. Методы контроля. Биологические и микробиологические факторы. Методы микробиологического контроля почвы (утв. Федеральной службой по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека 2 июня 2021 г.). М.: Издательство: Центрмаг, 2024. 28 с.
4. Основные микробиологические и биохимические методы исследования почвы: методические рекомендации / Под ред. Ю.М. Возняковской. Л.: ВНИИСХМ, 1987. 47 с.
5. Звягинцев Д.Г. Методы почвенной микробиологии и биохимии. М.: Издательство МГУ, 1991. 75 с.
