CC BY
13
DOI 10.31588/2413-4201-1883-245-1-154-159
УДК 619:582.281.22:546.175:615.472
РАСПРОСТРАНЕНИЕ МИЦЕЛИАЛЬНЫХ ГРИБОВ В ВОДНЫХ ОБЪЕКТАХ
ПОВОЛЖЬЯ
Потехина Р.М.1 - к.б.н., Ларина Ю.В 2 - к.б.н., Фицев И.М.1 - к.хим.н. Макаева В.И.1 - н.с., Альмитова Л.И.1 - н.с., Матросова Л.Е1 - д.б.н.
1ФГБНУ «Федеральный центр токсикологической, радиационной и биологической
безопасности»
2ФГБОУ ВО «Казанская государственная академия ветеринарной медицины
им. Н.Э. Баумана»
Ключевые слова: микромицеты, плесневые грибы, нитраты, нитриты, водоем Keywords: micromycetes, mold fungi, nitrates, nitrites, water body
Первоочередная экологическая задача - это обеспечение микробиологической безопасности питьевой воды, контролируемая бактериологическими показателями, указывающие фекальное и прочие загрязнение сточных вод, резервуара мирового бассейна. Мицелиальные грибы и бактерии, находящихся в воде, могут вызвать заболевания, отличные от желудочно-кишечных [2, 6]. Присутствие условно-патогенных грибов в питьевой воде может вызвать аспергиллёз легких, аллергию, оппортунистические инфекции и интоксикации, и ряд других более серьезных заболеваний [5, 8]. Преобладание грибов рода Aspergillus, Pénicillium и Cladosporium напрямую зависит от климатических изменений температуры, влажности, содержания химических элементов в субстратах [10]. Плесневые грибы обладают защитной системой выживания в экстремальных условиях, у многих микромицет формируется защитная система от стресса к способности рационального использования энергетических ресурсов при росте на мало доступных источниках питания [4]. Плесневые грибы могут сорбировать радионуклиды, транспортировать радиоактивные элементы внутрь клетки и переводить их в растворимую форму, используя в биотехнологических процессах «себе во благо» [1, 7].
Материал и методы исследований. Для микологического и химического анализа было отобрано 13 проб воды из
рек Республик Татарстан, Чувашия, Марий-Эл.
Пробы воды отбирали из рек в со-отвествии с правилами асептики и антисептики, чтобы предотвратить попадание пыли и прочих включений. Пробы брали на глубине 15-25 см с поверхности водоема. Воду отбирали в трех повторностях, в стеклянные емкости вместимостью 0,5 литра и закупоривали стерильной пробкой.
Пробы транспортировали с соблюдением правил асептики и антисептики, оставляя пространство между пробкой и поверхностью воды. При транспортировке пробы охлаждали до температуры - 20 С, используя аккумулятор холода. Исследования проб воды проводили строго в течение 8 часов с момента отбора.
Пробы воды для определения общего числа грибов (ОЧГ) высевали по 1 мл в чашки Петри на агаризированные среды Чапека с желчью. Состав среды Чапека с желчью: сахароза - 30 г; натрий азотнокислый - 2 г; калий фосфорнокислый од-нозамещенный - 1 г; магний сернокислый - 0,5 г; калий хлористый - 0,5 г; железо сернокислое закисное - 0,01 г; желчь медицинская - 100 мл; вода дистиллированная - 1000 мл; агар-агар - 25 г; рН 5,0-5,5. Все образцы воды исследовали в двух последовательностях, соблюдая условия асептики во избежание контаминации полевыми изолятами. Подсчет ОЧГ проводили по формуле:
Х = Ес:(0,1*У1 +0,01*У2 + 0,001*Уз)
где Х - суммарное число грибов, выраженное количеством колониеобразу-ющих единиц (КОЕ) в 1 г продукта; Ес -сумма колоний на всех чашках, подсчитываемая в посевах всех трех последовательно разведенных взвесей; Уг- объем взвеси 1 (разведение10-1); У2- объем взвеси 2 (разведение 10-2); Уз - объем взвеси 3 (разведение 10-3).
Плесневые грибы в первичном посеве идентифицировали визуально и микроскопически.
Культуру гриба выделяли методом непосредственного пересева колоний. С помощью пипетки Пастера и микологического крючка отбирали часть мицелия гриба, помещая на поверхность питательной среды методом вкола. Инкубацию мицелия проводили при температурном режиме 25 0С. После 3-4 суток готовили препараты для идентификации гриба. Мицелий со спороношением, взятые при помощи иглы из чашки, помещали на предметное стекло с добавлением дистиллированной воды, делали промывку мицелия 96 % этиловым спиртом. Перед просмотром препарат покрывали покровным стеклом и микроско-
пировали при увеличении х10 и х40.
Родовую и видовую идентификацию грибов проводили с помощью специальных определителей и атласов [3, 9].
Жесткость воды определяли при образовании комплексных соединений Трилона Б с ионами щелочноземельных элементов. Определение проводили титрованием пробы раствором Трилона Б при рН=10 в присутствии индикатора. Мутные пробы воды фильтровали через фильтр «синяя лента». В химический стакан емкостью 250 см3 помещали 100 мл анализируемой воды, с добавлением 5 мл буферного раствора (рН = 10±0,2), 0,07-0,1 г сухой смеси индикатора (эриохром черный Т с хлоридом натрия) и титровали раствором Трилона Б 25 ммоль/дм3 до изменения эквивалентной окраски от красно-фиолетовой до синей с зеленоватым оттенком.
Для жесткости воды определяли коэффициент правки (К) к концентрации раствора Трилона Б с использованием стандартных растворов ионов магния концентрацией 25 ммоль/дм3. Жесткость воды рассчитывали по формуле:
Ж = (М*К*У тр):У]
где М - коэффициент пересчета, равный 2Стр (М=50); К- коэффициент поправки к концентрации раствора Трилона Б; Утр - объем раствора Трилона Б, израсходованный на титрование, см3; У пр - объем пробы воды, взятой для анализа, см3.
Определение нитратов связано с са-лициловокислым натрием в сернокислой среде с формированием солей нитросали-циловой кислоты, окрашенной в желтый цвет, и последующим фотометрическим методом и расчетом массовой концентрации нитратов в исследуемой пробе.
При исследовании воды берут 10 мл подготовленной пробы помещают в фарфоровую чашку, добавляя 1 мл 0,5 % раствора салициловокислого натрия, помещают на водяную баню до полного выпаривания.
К охлажденной чашке сухого остат-
пр
ка добавляют 1 см3 концентрированной серной кислоты и растирают стеклянной палочкой, оставляя на 10 минут с добавлением 10 см3 дистиллированной воды. Полученный экстракт переносят в мерную колбу вместимостью 50 см3 с добавлением 7 см3 40 % раствора гидроокиси натрия, смешивая с дистиллированной водой до метки. После 10 минут измеряют оптическую плотность, используя фиолетовый светофильтр (Х=400 нм), и кювету с толщиной оптического слоя 30 мм. В качестве контроля используют дистиллированную воду, приготовленную аналогично. Массовую концентрацию нитратов находят по градуировочному графику.
Сущность метода состоит во взаимодействии нитритов с сульфоминовой кислотой в присутствие 1-нафтиламина с образованием красно-фиолетового окра-
шенного соединения с последующим фо- массовой концентрации нитритов в пробе
тометрическим определением и расчетом воды.
Таблица 1 - Результаты микологического и физико-химического анализа проб воды
Название водоема ОЧГ Выделенные грибы Запах воды, балл pH, ед
Республика Татарстан
Кабан 14,2х103 ±0,11 Penicillium notatum Речной 1 7,00±0,2
Вятка 17,1х103 ±0,10 Aspergillus flavus Penicillium spp. Речной 2 7,83±0,2
Меша 11,6х103 ±0,18 Aspergillius niger Fusarium graminearum Penicillium notatum Землистый 1 8,25±0,2
Свияга Буинский р-н 12,6х103 ±0,19 Fusarium spp. Trichoderma spp. Aspergillus flavus Mucor spp. Железистый 2 8,23±0,2
Карла 11,9х103±0,14 Cladosporium Речной 1 7,81±0,2
Каипка 18,6х103±0,11 Penicillium expansum Trichoderma harzianum Речной 1 8,01±0,2
Водоем на Комарово 21,9х103±0,17 Cladosporium, Mucor без запаха 0 7,59±0,2
Залив Волги 19,9х103±0,12 Penicillium sp, Cladospori-um, Rodotorula spp. Речной 2 6,88±0,2
Республика Марий-Эл
Волга г. Волжск 17,2х103±0,20 Rhizopus nigrican Cladosporium Речной 1 7,42±0,2
Залив Волги г.Волжск 18,3х103±0,11 Cladosporium Trichoderma veride Речной 2 6,88±0,2
Река Илеть Волжский р-н 19,7х103±0,10 Rodotorula spp. Trichoderma spp Землистый 1 7,05±0,2
Республика Чувашия
Волга со стороны Козловки (1) 13,1х103±0,13 Cladosporium Penicillium cyclopium Речной 1 7,40±0,2
Волга со стороны Козловки (2) 18,3х103±0,11 Cladosporium Речной 1 7,08±0,2
В мерный стакан объёмом 250 мл добавляют 50 см3 подготовленной пробы (или к меньшему объему, разбавленному дистиллированной водой до 50 см3) прибавляют 2 см3 раствора реактива Грисса, перемешивают и через 40 минут измеряют оптическую плотность анализируемых проб, используя зеленый светофильтр (Х=520 нм) и кюветов с толщиной оптического слоя 30 мм. В контрольной пробе используют дистиллированную воду.
Принцип метода основан на измерении интенсивности помутнения воды, содержащей сульфат-ионы, при соприкосновении с хлоридом бария. Для стабилизации суспензии в реакционную смесь вносят этиленгликоль. Мутность экстракта
устраняют фильтрованием пробы. Влияние опалесцирующих веществ и цветности учитывают измерением собственной оптической плотности, подкисленной соляной кислотой.
В 2 пробирки вносят по 5 мл подготовленных проб воды, добавляют по 1 капле раствора соляной кислоты (1:1), перемешивают. Затем добавляют 5 см3 реагента для осаждения, перемешивают и 30 минут измеряют оптическую плотность D по отношению к бидистиллированной воде при длине волны 364 нм в кюветах толщиной 20 мм. В качестве контроля используют бидистилированную воду.
Массовую концентрацию сульфатов рассчитывают по формуле:
X=(D-Dx-D1):b
где D - оптическая плотность пробы воды; Dх - оптическая плотность холостой пробы; Dl - оптическая плотность, соответствующая цветности или опаслесцен-ции пробы воды, Ь - угловой коэффициент градуировочной характеристики, дм3/мг.
Исследования проб кислотно-щелочного баланса пресных водоемов проводили на pH-метре.
Результат исследований. Результаты микологического и физико-химического анализа проб воды представлены в таблице 1 и 2. Микологический анализ проб воды из рек Поволжья, пока-
зал, что, в пробах воды, взятых из рек на территории Республики Татарстан, грибы рода Aspergillus выделялись в 15 % пробах, Cladosporium - 25 %, Fusarium - 21 %, Penicillium - 13 %, Mucor - 2 %, Rodotorula -24 %. В пробах воды, взятых из водоемов Республики Марий-Эл, высевались грибы рода Aspergillus - 23 %, Cladosporium -31 %, Fusarium - 25 %, Penicillium - 18 %, Trichoderma - 14 %, Mucor - 12 % пробах. В Республике Чувашия выделялись грибы рода Aspergillus - 23 %, Cladosporium -17 %, Fusarium - 20 %, Penicillium - 22 %, Mucor - 8 % пробах воды.
аблица 2 - Результаты химического исследования проб воды
Наименование пробы Показатель
нитраты нитриты мг/дм3 мг/дм3 сульфаты мг/дм3 жёсткость, 0 Ж железо, мг/дм3 аммоний мг/дм3
Республика Татарстан
Кабан 0,26±0,04 <0,003 140±15 10,6± 1,59 0,19±0,05 0,17±0,03
Вятка 0,050±0,02 <0,003 22±4 3,76±0,56 1,03±0,02 0,80±0,16
Меша 2,57±0,39 <0,003 < 2,0 0,68±0,10 10,81±1,08 2,08±0,42
Свияга 3,53±0,53 <0,003 < 2,0 1,83±0,28 0,36±0,09 0,10±0,03
Карла 2,39±0,36 <0,003 < 2,0 2,34±0,35 1,29±0,19 0,13±0,04
Каипка 0,83±0,17 <0,003 < 2,0 0,78±0,12 0,84±0,13 0,28±0,06
Водоем на Комарова 1,02±0,20 0,009±0,005 < 2,0 1,17±0,23 1,19±0,18 1,98±0,40
Залив Волги 2,22±0,33 <0,003 6,3±1,3 4,40±0,66 0,76±0,11 0,13±0,04
Республика Марий-Эл
Волга 1,47±0,29 0,025±0,013 22±4 9,10±0,37 2,61±0,39 1,02±0,20
Залив Волги 1,18±0,24 0,024±0,012 14±3 9,70±1,46 2,65±0,40 1,09±0,22
река Илеть (Волжский р-н) 1,21±0,28 <0,003 23±5 1,04±0,22 1,4±0,25 1,04±0,21
Чувашская . еспублика
Волга со стороны Козловки (1 проба) 1,42±0,30 0,020±0,010 20±6 8,21±0,30 1,51±0,40 1,00±0,10
Волга со стороны Козловки (2 проба) 1,14±0,28 0,018±0,014 12±9 7,70±1,33 1,43±0,32 1,03±0,12
ПДК 40,0 0,08 500 - 0,1 0,5
Значение pH воды в водных бассейнах колебалось от 6,88±0,2 до 8,25±0,2. Показатель ОЧГ зависел от содержания тяжелых металлов, pH и жёсткости воды. В реке Меша и Свияга pH воды составил 8,25±0,2 и 8,23±0,2, и больше выделялись грибы рода Fusarium и Aspergillus. Преобладание железа 2,65±0,40 мг/дм3 и аммония 1,09±0,22 мг/дм3 в реке Волга, способ-
ствовало распространению грибов рода Cladosporium (Таблица 1 и 2). Напротив, максимальное значение концентрации железа было определено в пробах воды из Меши - 10,81±1,08 мг/дм3, при этом только из этих проб был выделен гриб Aspergillius niger. Содержание нитратов во всех пробах колебалось от 0,26±0,04 до 3,53±0,53, нитритов - от <0,003 до
0,025±0,01 мг/дм3.
Микроскопические грибы приспосабливаются к выживанию в экстремальных условиях, устойчивы к загрязнению окружающей среды тяжелыми металлами, радионуклидами, нефтепродуктами и др. (Оаёё, 2012). Так, повышенное содержание аммония наблюдалось в пробах воды из рек Меша - 2,08±0,42 мг/дм3, Волга -1,04±0,21 мг/дм3 и водоема Комарово -1,98±0,40 мг/дм3, при значении предельно допустимой концентрации для рыбохозяй-ственных целей - 0,51 мг/дм3. Повышенное количество сульфатов в летний сезон наблюдалось в Республике Татарстан в пробах воды из озера Кабан - 140,0±15, при значении предельно допустимой концентрации для рыбохозяйственных целей -100 мг/дм3, в этих же пробах был зафиксирован максимальный показатель жесткости воды - 10,6±1,59 0Ж.
Заключение. Таким образом, систематическое проведение специальных санитарно-профилактических мероприятий, регулярных микологических и бактериологических исследований воды позволит своевременно предотвратить угрозу развития и контаминированние особо опасными микромицетами, которые могут спровоцировать аллергию, оппортунистические инфекции, микозы в организме птиц, животных и человека.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Билай, В.И. Аспергиллы / В.И. Билай, Э.З. Коваль // Наукова Думка. - Киев, 1988 - 204 с.
2. Билай, В.И. Оценка токсинообра-зующих микромицетов / В.И. Билай, З.А. Курбацкая // Наукова Думка. - Киев, 1990. - 236 с.
3. Кулько, А.Б. Атлас условно - патогенных грибов рода Aspergillus возбудителей бронхолегочных инфекций / А.Б. Кулько. - М.: Изд. «Новости», 2012.
- 155 с.
4. Литвинов, М.А. Определитель микроскопических почвенных грибов / М.А. Литвинов. - Л.: Изд. «Наука», 1967. -303 с.
5. Марфенина, О.А. Антропогенная экология почвенных грибов / О.А. Марфенина // Медицина для всех. - Москва. -2005. - С. 198.
6. Потехина, Р.М. Исследование полевого изолята Fusarium sporotrichides RM+ / Р.М. Потехина // Ветеринарный врач. - 2020. - № 4. - С. 31-37.
7. Потехина, Р.М. Микромицеты, способствующие возникновению гнойно-некротических поражений копытец крупного рогатого скота / Р.М. Потехина, Д.А. Хузин, Х.Н. Макаев, Э.И. Семенов // Ветеринарный врач. - 2020. - № 5. - С. 5358.
8. Bondarenko, S.A. Alkalitolerant micromycetes in acidic and neutral soils of the temperate zone / S.A. Bondarenko, M.L. Georgieva, E.N. Bilanenko // Microbiology. - 2016. - Т. 85. - №. 6. - Р. 737-744.
9. Kirichuk, N.N. Fungal assemblages of submarine soils of the eastern Sakhalin shelf / N.N. Kirichuk, M.V. Pivkin, O.V. Po-lokhin // Russian Journal of Marine Biology.
- 2012. - Т. 38. - №. 5. - Р. 375-380.
10. Radulescu, H.C. A microbial survey of the museal airborne fungal biodeterio-gens / H. C. Radulescu, G.R. Rosu, C.P. Popescu [et al.] // Ge-conservación con-serva9ao. - 2017. - №. 11. - Р. 8.
РАСПРОСТРАНЕНИЕ МИЦЕЛИАЛЬНЫХ ГРИБОВ В ВОДНЫХ ОБЪЕКТАХ ПОВОЛЖЬЯ
Потехина Р.М., Ларина Ю.В., Фицев И.М., Макаева В.И., Альмитова Л.И., Матросова Л.Е.
Резюме
Микологический анализ проб воды из рек Поволжья, показал, что, в пробах, взятых из рек на территории Республики Татарстан грибы рода Aspergillus выделялись в 15 % пробах, Cladosporium - 25 %, Fusarium - 21 %, Penicillium - 13 %, Mucor - 2 %, Rodotorula - 24 %. В пробах воды, взятых из водоемов Республики Марий-Эл, высевались грибы рода Aspergillus
- 23 %, Cladosporium - 31 %, Fusarium - 25 %, Penicillium - 18 %, Trichoderma - 14 %, Mucor
- 12 % пробах. В Республике Чувашия выделялись грибы рода Aspergillus - 23 %, Cladosporium - 17 %, Fusarium - 20 %, Penicillium - 22 %, Mucor - 8 % пробах воды.
Так, повышенное содержание аммония наблюдалось в пробах воды из рек Меша -2,08±0,42 мг/дм3, Волга - 1,04±0,21 мг/дм3 и водоема Комарово - 1,98±0,40 мг/дм3, при значении предельно допустимой концентрации для рыбохозяйственных целей - 0,51 мг/дм3. Повышенное количество сульфатов в летний сезон наблюдалось в Республике Татарстан в пробах воды из озера Кабан - 140,0±15, при значении предельно допустимой концентрации для рыбохозяйственных целей - 100 мг/дм3, в этих же пробах был зафиксирован максимальный показатель жесткости воды - 10,6±1,59 0Ж.
DISTRIBUTION OF MYCELIAL FUNGI IN WATER BODIES OF THE VOLGA REGION
Potekhina R.M., Larina Yu.V., Fitsev I.M., Makaeva V.I., Almitova L.I., Matrosova L.E.
Summary
Mycological analysis of water samples from the rivers of the Volga region showed that, in water samples taken from rivers in the territory of the Republic of Tatarstan, fungi of the genus As-pergillus were isolated in 15 % of samples, Cladosporium - 25 %, Fusarium - 21 %, Penicillium -13 %, Mucor - 2 %, Rodotorula - 24 %. Fungi of the genus Aspergillus - 23 %, Cladosporium - 31 %, Fusarium - 25 %, Penicillium - 18 %, Trichoderma - 14 %, Mucor - 12 % samples were sown in water samples taken from the water bodies of the Republic of Mari-El. In the Republic of Chuvashia, fungi of the genus Aspergillus - 23 %, Cladosporium - 17 %, Fusarium - 20 %, Penicillium
- 22 %, Mucor - 8 % of water samples were isolated. Thus, an increased ammonium content was observed in water samples from the Mesha rivers - 2,08±0,42 mg/dm3, the Volga - 1,04±0,21 mg/dm3, and the Komarovo reservoir - 1,98±0,40 mg/dm3, with the value of the maximum permissible concentration for fishery purposes - 0,51 mg/dm3. An increased amount of sulfates in the summer season was observed in the Republic of Tatarstan in water samples from Lake Kaban -140,0±15 with the value of the maximum permissible concentration for fishery purposes - 100 mg/dm3, in the same samples, the maximum water hardness was recorded - 10,6±1,59 0J.
