CC BY
84
УДК 579.26/504.3.054
МИКРООРГАНИЗМЫ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ ОБИТАНИЯ ПО ГРАДИЕНТУ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОТ КОМБИНАТА «ПЕЧЕНГАНИКЕЛЬ»
К ЗАПОВЕДНИКУ «ПАСВИК»
Г.А. Евдокимова, М.В. Корнейкова, Н.П. Мозгова, В.В. Редькина
Институт проблем промышленной экологии Севера им. Г.П. Лузина КНЦ РАН
Аннотация
Выполнен анализ микробиоты воздушной среды в летний период 2012 г. на различном расстоянии от источника выбросов медно-никелевого комбината «Печенганикель». Полученные материалы свидетельствуют о бактериальном загрязнении воздуха вблизи промышленного центра. Численность бактерий в воздухе в пределах 3 км от комбината составила 100-600 колониеобразующих единиц в 1 м . По мере удаления от города число бактериальных клеток в воздухе снизилось до 8-40 КОЕ/ м , что свидетельствует о бактериологической чистоте воздуха в лесных экосистемах. В воздухе вблизи комбината доминируют грамотрицательные бактерии, в воздухе удаленных участков -грамположительные. По мере удаления от комбината в воздушной среде снижается численность бактерий и возрастает численность грибов. Доминировали в воздухе грибы р. Penicillium. Вблизи промышленного центра в воздушной среде были выявлены потенциально-патогенные грибы Gongronella butleri и Alternaria alternate.
Ключевые слова:
микроорганизмы, воздушная среда, потенциально патогенные грибы, загрязнение.
Воздушная среда обитания не благоприятна для развития микроорганизмов из-за недостаточного количества питательных веществ или их полного отсутствия, ультрафиолетового облучения и высушивания. Однако микроорганизмы способны длительный период сохранять свою жизнеспособность в воздухе. Главным источником загрязнения воздушной среды является почва. Частично микроорганизмы попадают в воздух с открытых водоемов с капельками воды, от человека, животных, растений.
Количество микроорганизмов в воздухе может колебаться в широких пределах и достигать десятков тысяч в 1 м3. Наиболее загрязнен воздух крупных промышленных городов. Микроорганизмы воздуха очень разнообразны, но более широко в нем представлены споровые и пигментные бактерии, а также споры грибов, имеющие защитные механизмы к неблагоприятным факторам.
Ранее нами была выявлена закономерность возрастания доли потенциально-патогенных грибов (ППГ) в почвах, загрязненных нефтепродуктами (НП), а также соединениями фтора и тяжелыми металлами [1]. Отмечено увеличение доли ППГ по сравнению с фоновыми почвами на 15% в зонах воздействия выбросов алюминиевого и медно-никелевого предприятий и на 20-25% при загрязнении почвы нефтепродуктами (газовый конденсат, дизельное топливо, бензин и мазут). В чистой почве доля условно ППГ составляла 30% от общей численности грибов, в загрязненной нефтепродуктами - 50-60% в зависимости от их типа.
В загрязненных почвах изменяется структура грибных комплексов - возрастает обилие видов и частота встречаемости потенциально патогенных грибов. Причиной этого может быть эвритопность ППГ и широкий диапазон их толерантности к неблагоприятным экологическим условиям, а также способность утилизировать разнообразные субстраты. Наибольшее количество ППГ ', выделенных из загрязненных почв Кольского полуострова, принадлежит родам Penicillium (6), Aspergillus (4), Mucor (3), Lecanicillium (3) и Phoma (3). Виды Acremonium rutilum, Aspergillus fumigatus, Aureobasidium pullulans, Penicillium aurantiogriseum, P. canescens, P. simplicissimum, Rhizopus stolonifer, Trichoderma viride были выделены при всех типах загрязнений. Ко всем видам изучаемых НП оказался наиболее устойчивым потенциальнопатогенный гриб Penicillium miczynskii.
Объекты и методы исследований
Выполнен отбор проб воздуха и почв по градиенту загрязнения (трансекте) аэротехногенными выбросами комбината «Печенганикель» в юго-западном направлении к заповеднику «Пасвик» с шагом 1-5 км, общей протяженностью 50 км (18-21 июня 2012 г.). Отбор проб воздуха над площадками осуществляли автоматическим переносным пробоотборником ПУ-1Б, с принудительным осаждением микробов из воздуха на поверхность питательной среды - мясо-пептонный агар. Пропускали по 250 л воздуха на каждой площадке в 3 повторностях.
Результаты и обсуждение
Полученные данные свидетельствуют о бактериальном загрязнении воздуха вблизи промышленного центра, чему немало способствует почва этих территорий, эродированная и без наземной растительности. Численность бактерий в воздухе в пределах 3 км от комбината составляла 100-600 колониеобразующих единиц в 1 м3 (рис. 1). По мере удаления от города число бактериальных клеток в воздухе снижалось до 8-40 КОЕ/м3, что свидетельствует о бактериологической чистоте воздуха в лесных экосистемах.
Рис. 1. Численность бактерий и грибов (КОЕ/м3) в воздухе по градиенту загрязнения
от комбината «Печенганикель
По строению и составу клеточной стенки бактерии разделены на две большие группы, имеющие таксономическую значимость: грамположительные (Гр+) и грамотрицательные (Гр"). Гр" бактерии доминируют в воздухе вблизи комбината (рис. 2). В воздухе удаленных участков они не выявлены (за исключением 50 км). Здесь отмечены только Гр+ бактерии, среди которых преобладают споровые пигментные виды, устойчивые к высушиванию и солнечной радиации.
Рис. 2. Доля Гр. + и Гр. ~ бактерий в воздухе от общего количества бактерий, %
Количество грибных колониеобразующих единиц вблизи города было ниже (8-25 КОЕ/м3), чем на удаленных площадках в лесных экосистемах (55-250 КОЕ/ м3). Возможно, на чашки при заборе воздуха в лесу попадали эпифитные грибы, вовлекаемые потоком воздуха с поверхности растений. Доля микроскопических грибов возрастала по мере удаления от медно-никелевого производства (рис. 3).
Рис. 3. Доля грибов и бактерий в воздухе от общего их количества, %
Из воздушной среды выделено 9 видов микроскопических грибов, относящихся к 4 родам (Penicillium, Cladosporium, Altemaria, Gongronella), 4 семействам (Trichocomaceae, Pleosporaceae, Davidiellaceae, Cunninghamellaceae), 4 порядкам (Eurotiales, Pleosporales, Capnodiales,
Mucorales), 3 классам (Eurotimycetes, Incertae sedis, Dothideomycetes) и 2 отделам (Ascomycota и Zygomycota).
Выделены следующие виды грибов: Altemaria alternata (Fr.) Keissl., Gongronella butleri (Lendn.) Peyronel et Dal Vesco, Hormodendron cladosporioides (Fresen.) Sacc., Penicillium chermesinum Biourge, P. decumbens Thom, P. glabrum (Wehmer) Westling, P. raistrickii G. Sm., P. spinulosum Thom, P. thomii Maire, Sterilia mycelia white. Среди них наиболее часто встречались: Penicillium raistrickii, Hormodendron cladosporioides. Доминировали в воздухе грибы р. Penicillium.
Таблица
Встречаемость видов микроскопических грибов в воздушной среде исследуемого района
Вид Расстояние от источника загрязнения, км
1 2 3 5 7 10 13 16 20 25 30 35 40 50
Hormodendron cladosporioides - - - - + + + + + + + - + +
Penicillium raistrickii - - + + + - + + + - + + + +
P. glabrum - - - - - - - + - - + - - +
P.chermesinum - - - - - - - - - - - + -
P.thomii - - - - - + + - + - - - -
P. decumbens - - - - - - - - - - + - - -
P. spinulosum - - - + + + + + + + - + -
Altemaria alternata - - - + + + - - + - + - - -
Sterilia mycelia - +
Gongronella butleri +
Примечание. «+» - вид выделен, «-» - отсутствие вида. 24
Вблизи промышленного центра в воздухе отмечены потенциально-патогенные грибы Gongronella butleri и Alternaria alternate [2-4]. Среди грибов из доминирующего рода Penicillium потенциально-патогенные грибы не выявлены.
Прослеживается прямая зависимость содержания грибных пропагул в воздухе (это в основном споры, имеющие защитные механизмы к неблагоприятным факторам) от их содержания в почве (рис. 4). Именно из почвы поступает в воздух основное количество грибов-микромицетов.
Рис. 4. Численность грибов в воздухе (КОЕ/м3) и почве (тыс. КОЕ/г)
Таким образом, выполненный анализ микробиоты воздуха на различном расстоянии от источника выбросов медно-никелевого комбината свидетельствует о бактериальном загрязнении воздуха вблизи промышленного центра. В воздухе вблизи комбината доминируют грамотрицательные бактерии, в воздухе удаленных участков - грамположительные. По мере удаления от комбината в воздушной среде снижается численность бактерий и возрастает численность грибов. Вблизи промышленного центра в воздухе были выявлены потенциальнопатогенные грибы Gongronella butleri и Alternaria alternate. Выполненный анализ свидетельствует о бактериологической чистоте воздуха в лесных экосистемах.
ЛИТЕРАТУРА
1. Корнейкова М.В. и др. Комплексы потенциально патогенных микроскопических грибов в антропогенно загрязненных почвах Кольского Севера / М.В. Корнейкова, Г.А. Евдокимова, Е.В. Лебедева // Микология и фитопатология. 2012. Т. 46, вып. 5. С. 323-328. 2. Определитель патогенных и условно патогенных грибов / Д.А. Саттон, А.В. Фотергилл, М.Г. Ринальди. M.: Mир, 2001. 470 с. 3. Санитарно-эпидемиологические правила «Безопасность работы с микроорганизмами III-IV групп патогенности (опасности) и возбудителями паразитарных болезней» СП 1.3.2322-08. М., 2008. 51 с. 4. Hoog G.S., Guarro J., Gene'J., Figueras M.J. Atlas of clinical fungi. Utrecht / Universitat Rovira i Virgili, Reus, Spain, 2000. 1126 p.
Сведения об авторах
Евдокимова Галина Андреевна - д.б.н., проф. зам. директора института, e-mail: galina@ inep.ksc.ru. Корнейкова Мария Владимировна - к.б.н., старший научный сотрудник; e-mail: [email protected] Мозгова Наталья Петровна - старший научный сотрудник; e-mail: [email protected] Редькина Вера Вячеславовна - к.б.н., научный сотрудник; e-mail: [email protected]
