CC BY
15
ISSN 1026-2237 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. NATURAL SCIENCE. 2022. No. 3
БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
BIOLOGICAL SCIENCES
Научная статья УДК 631.46;57.044
doi: 10.18522/1026-2237-2022-3-120-128
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ТОКСИЧНОСТИ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ ПО ЧИСЛЕННОСТИ БАКТЕРИЙ В СЕРОПЕСКАХ
H.А. Евстегнеева1, С.И. Колесников2, Т.В. Минникова3^, А.Н. Тимошенко4, Н.И. Цепина5, К.Ш. Казеев6
I,2, з. 4,5,6Южный федеральный университет, Ростов-на-Дону, Россия
5 cepinanatalia@yandex. т
Аннотация. Представлены результаты исследований оценки экотоксичности 28 тяжелых металлов, металлоидов и неметаллов по степени влияния на общую численность бактерий в серопесках. Загрязнение почвы моделировали в лабораторных условиях. Тяжелые металлы и металлоиды вносили в форме оксидов в концентрациях 10 и 100 мг элемента на 1 кг почвы. Общую численность бактерий определяли методом прямой люминесцентной микроскопии. По снижению численности бактерий в серопесках при внесении 10 мг/кг почвы исследованные химические элементы образуют следующую последовательность: Te > Se > Ag > >СГ > Ge > Щ > Ы > УЬ > Т1 > Sn > N = Cd > Ж = ^ = Sc > Sb > ЫЪ = ^ > У > В = Ga > Sr > РЬ > >У > Mo > 2п > Г > Мп. Ряд токсичности тяжелых металлов, металлоидов и неметаллов для серопесков при внесении элементов в концентрации 100 мг/кг почвы выглядит следующим образом: Ag > Сг > ^ >
> Se > Te > Ge > Bi > УЬ = Т1 > Ж > Sn = Cd > ^ = Sc > Sb = N > ^ > В > ЫЪ > У > Sr = Ga > V > 2п >
> Mo > РЬ > Г > Мп. Наибольшую токсичность по отношению к общей численности почвенных бактерий в серопесках проявили Ag, Сг, Hg, Se и Te.
Ключевые слова: почва, тяжелые металлы, металлоиды, неметаллы, химическое загрязнение, биотестирование, биологическая активность
Благодарности: исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 22-24-01041 в Южном федеральном университете.
Для цитирования: Евстегнеева Н.А., Колесников С.И., Минникова Т.В., Тимошенко А.Н., Цепина Н.И., Казеев К.Ш. Сравнительная оценка токсичности химических элементов по численности бактерий в серопесках // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. 2022. № 3. С. 120-128.
Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY4.0).
© Евстегнеева Н.А., Колесников С.И., Минникова Т.В., Тимошенко А.Н., Цепина Н.И., Казеев К.Ш., 2022
ISSN 1026-2237 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. NATURAL SCIENCE. 2022. No. 3
Original article
COMPARATIVE ASSESSMENT OF THE TOXICITY OF CHEMICAL ELEMENTS BY THE NUMBER OF BACTERIA IN SIEROSANDS
N.A. Evstegneeva1, S.I. Kolesnikov2, T. V. Minnikova3B1, A.N. Timoshenko4, N.I. Tsepina5, K.Sh. Kazeev6
i, 2,3,4, s, 6 Southern Federal University, Rostov-on-Don, Russia
2 kolesnikovi [email protected]
3 loko26i 008@yandex. ruB
5 cepinanatalia@yandex. ru
Abstract. The results of studies on the assessment of the ecotoxicity of 28 heavy metals, metalloids and non-metals by the degree of influence on the total number of bacteria in sulfur sands are presented. Soil pollution was modeled in laboratory conditions. Heavy metals and metalloids were introduced in the form of oxides at concentrations of 10 and 100 mg of the element per i kg of soil. The total number of bacteria was determined by direct luminescence microscopy. According to the decrease in the number of bacteria in sulfur sands with the addition of 10 mg/kg of soil, the studied chemical elements form the following sequence: Te > Se > Ag > Cr > Ge > Hg > Bi > > Yb > Tl > Sn > Ni = Cd > W = Cu = Sc > Sb > Nb = Co > Y > B = Ga > Sr > Pb > V > Mo > Zn > F > Mn. The toxicity series of heavy metals, metalloids and non-metals for sulfur sands when elements are introduced at a concentration of 100 mg/kg of soil is as follows: Ag > Cr > Hg > Se > Te > Ge > Bi > Yb = Tl > W > Sn = Cd > >Cu = Sc > Sb = Ni > Co > B > Nb > Y > Sr = Ga > V > Zn > Mo > Pb > F > Mn. Ag, Cr, Hg, Se, and Te showed the highest toxicity in relation to the total number of soil bacteria in sierosands.
Keywords: soils, heavy metals, metalloids, non-metals, chemical pollution, biotesting, biological activity
Acknowledgments: the study was supported by a grant from the Russian Science Foundation No. 22-24-0I04I at the Southern Federal University.
For citation: Evstegneeva N.A., Kolesnikov S.I., Minnikova T.V., Timoshenko A.N., Tsepina N.I., Kazeev K.Sh. Comparative Assessment of the Toxicity of Chemical Elements by the Number of Bacteria in Sierosands. Bulletin of Higher Educational Institutions. North Caucasus Region. Natural Science. 2022;(3):120-128. (In Russ.).
This is an open access article distributed under the terms of Creative Commons Attribution 4.0 International License (CC-BY4.0).
Введение
Почвы в последнее время все сильнее подвергаются антропогенной нагрузке и загрязнению. Большой вклад в загрязнение вносят тяжелые металлы, металлоиды, а также некоторые неметаллы [1-3]. Они сохраняются в почве в течение многих лет, так как практически не подвергаются биологическому и химическому разложению, и оказывают постоянное негативное воздействие на почвенную экосистему [4, 5].
Человек контактирует с почвой обычно опосредованно, через сельскохозяйственную продукцию. В связи с этим считается, что опасность тяжелых металлов, металлоидов и неметаллов в почве необходимо оценивать на основе экотоксикологического принципа, сравнивая действие разных токсикантов на биоту и растения [6]. К тому же в предыдущих исследованиях удалось установить, что тяжелые металлы и металлоиды по влиянию на состояние почвы не совпадают с классами опасности, использующимися в настоящий момент для мониторинга и нормирования почвенного покрова в России [7-9].
ISSN 1026-2237 ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ РЕГИОН. ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ._2022. № 3
ISSN 1026-2237 BULLETINOFHIGHEREDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTHCAUCASUSREGION. NATURAL SCIENCE. 2022. No. 3
Экологическое состояние почвы целесообразно определять по ее биологическим и биохимическим свойствам, которые считаются индикаторами качества и здоровья почвы [10]. Существенным преимуществом биологических показателей является их быстрый ответ на антропогенное загрязнение [11, 12].
Численность микроорганизмов - важнейший объективный и доступный экологический индикатор состояния почвенного биоценоза [13]. Жизнедеятельность почвенных микроорганизмов является диагностическим показателем изменения состояния почв в результате воздействия разных антропогенных факторов, и в том числе дает понять, как изменяются состав и численность почвенного микробиоценоза под влиянием различных химических элементов. Многие исследования показывают, что загрязнение тяжелыми металлами уменьшает разнообразие почвенных микроорганизмов [14, 15]. Тяжелые металлы токсичны почти для всех бактерий. Они влияют на рост, морфологию и метаболизм и подавляют важные клеточные функции, такие как синтез белка и целостность клеточных мембран. Например, повышенная концентрация тяжелых металлов отрицательно сказывается на общей популяции бактерий и актиномицетов, а также на ферментативной активности почвенных экосистем [16]. Загрязнение почвы тяжелыми металлами приводит к сокращению количества Bacillus spp., Clostridium spp. Длительное загрязнение Cd, Pb, Zn и Hg оказывает негативный эффект на рост Ralstonia, Gemmatimonas, Rhodanobacter и Mizugakiibacter [17, 18].
Цель исследования - сравнительная оценка экотоксичности химических элементов по степени влияния на численность бактерий в серопесках.
Объект и методы исследования
Объект исследования - серопески. По классификации World Reference Base for Soil Resources (WRB) [19] серопески - это Haplic Arenosols Eutric. Уникальные песчаные почвы Ростовской области (тоже серопески) относят к самостоятельному типу почв вне зональности почвообразования [20]. Для серопесков характерен легкий гранулометрический состав, из-за чего токсичность поллютантов в этой почве проявляется более ярко, чем у почв с тяжелым гранулометрическим составом [21].
Образцы почвы отбирали на южном въезде в станицу Верхнекундрюченскую, Усть-Донецкий район, Ростовская область. Место отбора: разнотравно-злаковая степь. Для модельного эксперимента почву отбирали из верхнего горизонта (0-10 см). Загрязнение моделировали в лабораторных условиях в течение 10 сут. При оценке химического воздействия на почву этот срок является наиболее информативным [22]. Инкубацию проводили при комнатной температуре 20-22 °С и с поддержанием влажности почвы на уровне 40 % от полевой влагоемкости. Контролем служила незагрязненная почва.
Исследовали загрязнение 28 химическими элементами (тяжелые металлы, металлоиды и неметаллы): Ag2Ü, B2O3, Bi2Ü3, CdO, CoO, Cr2Ü3, CuO, Ga2Ü3, Ge2Ü3, HgO, MnÜ2, MoÜ3, NbÜ2, Ni2Ü3, PbO, Sb2Ü5, Sc2Ü3, SeÜ2, SnO, SrO, TeÜ2, ThÜ3, V2O5, WO2, Y2O3, Yb2Ü3, ZnO. Для загрязнения использовали оксиды элементов, так как загрязнение почвы тяжелыми металлами и металлоидами обычно происходит в форме оксидов [23], а также для исключения токсического воздействия на биологические показатели почвы сопутствующих анионов, как это бывает при внесении растворимых солей химическими элементами [24]. Исключение представлял фтор, вносимый в форме фторида натрия - NaF, так как эта форма чаще всего присутствует в загрязненной среде [25].
Для сравнения экотоксичности тяжелых металлов, металлоидов и неметаллов между собой были взяты одинаковые дозы для всех элементов - 10 и 100 мг на 1 кг почвы. Использовали такие концентрации, так как из-за разных фоновых концентраций на меньших дозах (менее 10 мг элемента на 1 кг почвы) большинство исследуемых химических элементов не проявили бы токсичность (например, марганец), а на больших - слишком высокую (например, кадмий).
Общую численность бактерий определяли точным и легковыполняемым методом прямой люминесцентной микроскопии в падающем свете. Метод модифицирован Д.Г. Звягинцевым и П.А. Кожевиным [26-28]. Определение численности бактерий основано на оптическом исследовании бактерий, окрашенных акридиновым оранжевым. При использовании данного метода достигается точный подсчет количества бактерий в почве. Микроскопирование осуществляли на микроскопе HBO 100 Microscope Illuminating System (Zeiss).
ISSN 1026-2237 BULLETINOFHIGHEREDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTHCAUCASUSREGION. NATURAL SCIENCE. 2022. No. 3
Результаты анализа численности почвенных бактерий подвергали статистической обработке: вариационному и дисперсионному анализу. Статистическая обработка данных проводилась с использованием программы Statistica 12.0.
Результаты и обсуждение
Загрязнение серопесков тяжелыми металлами, металлоидами и неметаллами привело к снижению численности почвенных бактерий во всех вариантах опыта. Степень снижения показателя находится в прямой зависимости от количества загрязняющего вещества.
Ранжирование химических элементов по степени снижения численности почвенных бактерий показано на рисунке.
Изменение общей численности бактерий в серопесках при загрязнении химическими элементами в концентрации: а - 10 мг/кг почвы, % от контроля; б - 100 мг/кг почвы, % от контроля / Change in number of soil bacteria induced in sierosands by pollution by chemical elements in concentration: a - 10 mg/kg soils, % of control; b - 100 mg/kg soils, % of control
ISSN 1026-2237 ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ РЕГИОН. ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ._2022. № 3
ISSN 1026-2237 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. NATURAL SCIENCE. 2022. No. 3
Ряд токсичности тяжелых металлов, металлоидов и неметаллов при внесении элементов в размере 10 мг/кг почвы выглядит следующим образом: Te > Se > Ag > Cr > Ge > Hg > Bi > Yb > Tl >
> Sn > Ni = Cd > W = Cu = Sc > Sb > Nb = Co > Y > B = Ga > Sr > Pb > V > Mo > Zn > F > Mn.
При внесении 10 мг химических элементов на 1 кг почвы наибольший негативный эффект на численность бактерий оказали Te, Se и Ag - на 48-54 % ниже контроля. Наиболее устойчивыми по численности бактерий оказались Mn (на 4 % ниже контроля) и F (на 6 % ниже контроля).
При повышении дозы загрязняющих веществ до 100 мг/кг почвы численность бактерий снижалась сильнее, чем при внесении 10 мг.
Ряд токсичности тяжелых металлов, металлоидов и неметаллов при внесении элементов в размере 100 мг/кг почвы: Ag > Cr > Hg > Se > Te > Ge > Bi > Yb = Tl > W > Sn = Cd > Cu = Sc > Sb = = Ni > Co > B > Nb > Y > Sr = Ga > V > Zn > Mo > Pb > F > Mn.
Наибольшую токсичность проявили Ag, Cr и Hg. Численность бактерий снизилась на 71-78 % по сравнению с незагрязненной почвой. Наиболее устойчивыми по численности бактерий оказались марганец и фтор. При внесении 100 мг/кг почвы эти элементы снизили численность почвенных микроорганизмов на 22-24 % относительно контроля. Наименьшую токсичность, как и при внесении 10 мг/кг, проявили Mn и F (на 21-26 % ниже контроля соответственно).
Таким образом, к наиболее токсичным химическим элементам по степени снижения численности почвенных бактерий можно отнести Ag, Cr, Hg, Se и Te. Эти элементы относятся к разным химическим группам: тяжелые металлы (Ag, Cr), металлоиды (Te) и неметаллы (Se).
Хром, являясь окислительно-восстановительным металлом, легко переходит из одной степени окисления (III) в другую (VI), более токсичную [29]. Хром (III) является высокотоксичным, биодоступным и канцерогенным для всех живых организмов [30].
Токсичность Ag доказана предыдущими исследованиями [31]. Серебро, связываясь с белками, способно ингибировать ферменты и снижать проницаемость биологических мембран [32].
Причины негативного влияния Te на биологические свойства почв, также как и Se, выражаются в угнетении почвенных ферментов и снижении проницаемости биологических мембран с последующим нарушением обмена веществ [33].
Похожие ряды были получены ранее при изучении биологических и биохимических показателей чернозема обыкновенного тяжелосуглинистого [34-37].
Используемая для оценки плодородия и мониторинга экологической безопасности почв нормативная база требует доработки. Необходима дальнейшая работа по изучению влияния действия тяжелых металлов, металлоидов и неметаллов на эколого-биологические показатели состояния почв, так как критерии оценки почв должны учитывать научно обоснованный безопасный уровень концентрации химических элементов [38].
Заключение
Численность почвенных бактерий в серопесках снижается при внесении в почву 10 и 100 мг тяжелых металлов, металлоидов и неметаллов. Сравнительная оценка экотоксичности 28 тяжелых металлов, металлоидов и неметаллов позволила установить, что по степени снижения численности бактерий в серопесках при внесении 10 мг/кг почвы исследованные элементы располагаются следующим образом: Te > Se > Ag > Cr > Ge > Hg > Bi > Yb > Tl > Sn > Ni = Cd > W = Cu = = Sc > Sb > Nb = Co > Y > B = Ga > Sr > Pb > V > Mo > Zn > F > Mn. Ряд токсичности тяжелых металлов, металлоидов и неметаллов для серопесков при внесении элементов в концентрации 100 мг/кг почвы выглядит следующим образом: Ag > Cr > Hg > Se > Te > Ge > Bi > Yb = Tl > W >
> Sn = Cd > Cu = Sc > Sb = Ni > Co > B > Nb > Y > Sr = Ga > V > Zn > Mo > Pb > F > Mn. К наиболее токсичным химическим элементам, влияющим на численность почвенных бактерий, относятся Cr, Hg, Se и Te. Необходимы дальнейшие исследования влияния действия химических элементов на эколого-биологические показатели состояния почв.
Список источников
1. Adimalla N. Heavy metals contamination in urban surface soils of Medak province, India, and its risk assessment and spatial distribution // Environmental Geochemistry and Health. 2020. Vol. 42, № 1. Р. 59-75. https://doi.org/10.1007/s10653-019-00270-1.
ISSN 1026-2237 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. NATURAL SCIENCE. 2022. No. 3
2. Sun L., Guo D., Liu K., Meng H., Zheng Y., Yuan F., Zhu G. Levels, sources, and spatial distribution of heavy metals in soils from a typical coal industrial city of Tangshan, China // Catena. 2019. Vol. 175. P. 101-109. https://doi.org/10.1016/j.catena.2018.12.014.
3. Mishra S., Bharagava R.N., More N., Yadav A., Zainith S., Man S., Chowdhary P. Heavy metal contamination: an alarming threat to environment and human health // Environmental biotechnology: For sustainable future. Singapore: Springer, 2019. P. 103-125. https://doi.org/10.1007/978-981-10-7284-0_5.
4. Joseph L., Jun B.M., Flora J.R., Park C.M., Yoon Y. Removal of heavy metals from water sources in the developing world using low-cost materials: A review // Chemosphere. 2019. Vol. 229. P. 142-159. https://doi.org/10.1016/j .chemosphere.2019.04.198.
5. Rinklebe J., Antoniadis V., Shaheen S.M., Rosche O., Altermann M. Health risk assessment of potentially toxic elements in soils along the Central Elbe River, Germany // Environment International. 2019. Vol. 126. P. 76-88. https://doi.org/10.1016/j.envint.2019.02.011.
6. Водяницкий Ю. Н. Об опасных тяжелых металлах/металлоидах в почвах // Бюл. Почвенного института им. В.В. Докучаева. 2011. № 68. С. 56-82. https://doi.org/10.19047/0136-1694-2011-68-56-82.
7. Kolesnikov S.I., Kazeev K.Sh., Val'kov V.F., Ponomareva S.V. Ranking of Chemical Elements According to Their Ecological Hazard for Soil // Russian Agricultural Sciences. 2010. Vol. 36, № 1. P. 32-34. https://doi.org/10.3103/S1068367410010106.
8. Vodyanitskii Y.N. Standards for the contents of heavy metals and metalloids in soils // Eurasian Soil Science. 2012. Vol. 45, № 3. P. 321-328. https://doi.org/10.1134/S1064229312030131.
9. Xiong T., Zhang T., Dumat C., Sobanska S., Dappe V., Shahid M., Xian Y., Li X., Li S. Airborne foliar transfer of particular metals in Lactuca sativa L.: translocation, phytotoxicity, and bioaccessibility // Environmental Science and Pollution Research. 2019. Vol. 26, № 20. P. 20064-20078. https://doi.org/10.1007/s11356-018-3084-x.
10. Nunes M.R., Karlen D.L., Veum K.S., Moorman T.B., Cambardella C.A. Biological soil health indicators respond to tillage intensity: A US meta-analysis // Geoderma. 2020. Vol. 369. P. 114335. https://doi.org/10.1016/j .geoderma.2020.114335.
11. Романов В.Н., Заушинцена А.В., Кожевников Н.В. Применение показателей активности ферментов для оперативной диагностики экологического состояния агрогенных почв // Достижения науки и техники АПК. 2019. Т. 33, № 7. С. 44-47. https://doi.org/10.24411/0235-2451-2019-10711.
12. Kolesnikov S.I., Kazeev K.S., Akimenko Y.V. Development of regional standards for pollutants in the soil using biological parameters // Environmental Monitoring and Assessment. 2019. Vol. 191, № 9. P. 1-10. https://doi.org/10.1007/s10661-019-7718-3.
13. Song B., Zhang C., Zeng G., Gong J., Chang Y., Jiang Y. Antibacterial properties and mechanism of gra-phene oxide-silver nanocomposites as bactericidal agents for water disinfection // Archives of Biochemistry and Biophysics. 2016. Vol. 604. P. 167-176. https://doi.org/10.1016/j.abb.2016.04.018.
14. Feng G., Xie T., WangX., Bai J., TangL., Zhao H., Zhao Y. Metagenomic analysis of microbial community and function involved in cd-contaminated soil // BMC Microbiology. 2018. Vol. 18, № 1. P. 1-13. https://doi.org/10.1186/s12866-018-1152-5.
15. Wu B., Hou S., Peng, D., Wang Y., Wang C., XuF., Xu H. Response of soil micro-ecology to different levels of cadmium in alkaline soil // Ecotoxicology and Environmental Safety. 2018. Vol. 166. P. 116-122. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2018.09.076.
16. Гусева Т.М. Использование микробных ценозов с участием Bacillus spp. и Clostridium spp. для оценки загрязнения почвы тяжелыми металлами // Вестн. современных исследований. 2017. № 9-1(12). P. 19-23.
17. Guo H., Nasir M., Lv J., Dai Y., Gao J. Understanding the variation of microbial community in heavy metals contaminated soil using high throughput sequencing // Ecotoxicology and Environmental Safety. 2017. Vol. 144. P. 300-306. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2017.06.048.
18. Lin Y., Ye Y., Hu Y., Shi H. The variation in microbial community structure under different heavy metal contamination levels in paddy soils // Ecotoxicology and Environmental Safety. 2019. Vol. 180. P. 557-564. https://doi.org/10.1016/j .ecoenv.2019.05.057.
19. IUSS Working Group WRB. 2015. World Reference Base for Soil Resources 2014, update 2015. International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps. World Soil Resources Reports No. 106.
20. ВальковВ.Ф., КазеевК.Ш., Колесников С.И. Почвы Юга России. Ростов н/Д.: Эверест, 2008. 276 с.
21. Kolesnikov S.I., Tsepina N.I., Sudina L. V, Minnikova T. V., Kazeev K.Sh., Akimenko Yu. V. Silver ecotoxicity estimation by the soil state biological indicators // Applied and Environmental Soil Science. 2020. Vol. 2020. https://doi.org/10.1155/2020/1207210. URL: https://hindawi.com/journals/aess/2020/1207210/ (дата обращения: 24.06.2022).
22. Колесников С.И., Казеев К.Ш., Вальков В.Ф. Экологическое состояние и функции почв в условиях химического загрязнения. Ростов н/Д.: Ростиздат, 2006. 385 c.
ISSN 1026-2237 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. NATURAL SCIENCE. 2022. No. 3
23. Dutta S., Datta A., Zaid A., Bhat J. A. Metalloids and Their Impact on the Environment // Metalloids in Plants: Advances and Future Prospects. 2020. P. 19-26. https://doi.org/10.1002/9781119487210.ch2.
24. Kolesnikov S.I., Yaroslavtsev M.V., Spivakova N.A., Kazeev K.S. Comparative assessment of the biological tolerance of chernozems in the south of Russia towards contamination with Cr, Cu, Ni, and Pb in a model experiment // Eurasian Soil Science. 2013. Vol. 46, № 2. P. 176-181. https://doi.org/10.1134/S1064229313020087.
25. Ropelewska E., Dziejowski J., Zapotoczny P. Changes in the microbial activity and thermal properties of soil treated with sodium fluoride // Applied Soil Ecology. 2016. Vol. 98. P. 159-165. https://doi.org/10.1016/j.ap-soil.2015.10.013.
26. Казеев К.Ш., Колесников С.И., Акименко Ю.В., Даденко Е.В. Методы биодиагностики наземных экосистем. Ростов н/Д.: Изд-во ЮФУ, 2016. 356 c.
27. Звягинцев Д.Г., Кожевин П.А. Изучение динамики популяции клубеньковых бактерий в почвах с помощью иммунофлуоресценции // Микробиология. 1974. Т. 43, № 5. С. 888-891.
28. Звягинцев Д.Г., Дмитриев Е.А., Кожевин П.А. О люминесцентно-микроскопическом изучении почвенных микроорганизмов // Микробиология. 1978. Vol. 47, № 6. P. 1091-1096.
29. Ao M., Chen X., Den, T., Sun S., Tang Y., Morel J. L., Wang S. Chromium biogeochemical behaviour in soil-plant systems and remediation strategies: A critical review // Journal of Hazardous Materials. 2022. Vol. 424. P. 127233. https://doi.org/10.1016/j .jhazmat.2021.127233.
30. Pavesi T., Moreira J.C. Mechanisms and individuality in chromium toxicity in humans // J. of Applied Toxicology. 2020. Vol. 40, № 9. P. 1183-1197. https://doi.org/10.1002/jat.3965.
31. Michels C., Perazzoli S., Soares H.M. Inhibition of an enriched culture of ammonia oxidizing bacteria by two different nanoparticles: Silver and magnetite // Science of the Total Environment. 2017. Vol. 586. P. 9951002. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.02.080.
32. Kolesnikov S.I. Impact of contamination with tellurium on biological properties of ordinary chernozem // Soil and Sediment Contamination: An International Journal. 2019. Vol. 28, № 8. P. 792-800. https://doi.org/10.1080/15320383.2019.1666793.
33. Ярославцев М.В., Колесников С.И. Оценка устойчивости черноземов Юга России к загрязнению тяжелыми металлами по биологическим показателям // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Естеств. науки. 2011. № 4 (164). С. 83-86.
34. Евстегнеева Н.А., Колесников С.И. Сравнительная оценка активности каталазы в черноземе обыкновенном при загрязнении Ni, Pb, Zn, Cd // Актуальные проблемы экологии и природопользования. Ростов н/Д.: Изд-во ЮФУ, 2020. C. 27-29.
35. Евстегнеева Н.А. Сравнительная оценка фитотоксичности тяжелых металлов, неметаллов и металлоидов // Экология и природопользование: темат. сб. Ростов н/Д.: Изд-во ЮФУ, 2020. С. 21-23.
36. Kolesnikov S., Minnikova T., Kazeev K., Akimenko Y., Evstegneeva N. Assessment of the Ecotoxicity of Pollution by Potentially Toxic Elements by Biological Indicators of Haplic Chernozem of Southern Russia (Rostov region) // Water Air Soil Pollut. 2022. Vol. 233, № 18. P. 1-18. https://doi.org/10.1007/s11270-021-05496-3.
37. Karlen D. L., Veum K. S., Sudduth K. A., Obrycki J. F., Nunes M. R. Soil health assessment: Past accomplishments, current activities, and future opportunities // Soil and Tillage Research. 2019. Vol. 195. P. 104365. https://doi.org/10.1016/j .still.2019.104365.
References
1. Adimalla N. Heavy metals contamination in urban surface soils of Medak province, India, and its risk assessment and spatial distribution. Environmental Geochemistry and Health. 2020;42(1):59-75, https://doi.org/10.1007/s10653-019-00270-1.
2. Sun L., Guo D., Liu K., Meng H., Zheng Y., Yuan F., Zhu G. Levels, sources, and spatial distribution of heavy metals in soils from a typical coal industrial city of Tangshan, China. Catena. 2019;(175):101-109, https://doi.org/10.1016/j .catena.2018.12.014.
3. Mishra S., Bharagava R. N., More N., Yadav A., Zainith S., Mani S., Chowdhary P. Heavy metal contamination: an alarming threat to environment and human health. Environmental biotechnology: For sustainable future. Singapore: Springer Publ.; 2019:103-125, https://doi.org/10.1007/978-981-10-7284-0_5.
4. Joseph L., Jun B.M., Flora J.R., Park C.M., Yoon Y. Removal of heavy metals from water sources in the developing world using low-cost materials: A review. Chemosphere. 2019;(229):142-159, https://doi.org/10.1016/j .chemosphere.2019.04.198.
5. Rinklebe J., Antoniadis V., Shaheen S.M., Rosche O., Altermann M. Health risk assessment of potentially toxic elements in soils along the Central Elbe River, Germany. Environment International. 2019;(126):76-88, https://doi.org/10.1016/j .envint.2019.02.011.
6. Vodianitsky Yu. On dangerous heavy metals/metalloids in soils. Byul. Pochvennogo instituta im. V.V. Dokuchaeva = Dokuchaev Soil Bulletin. 2011;(68):56-82, https://doi.org/10.19047/0136-1694-2011-68-56-82. (In Russ.).
ISSN I026-2237 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. NATURAL SCIENCE. 2022. No. 3
7. Kolesnikov S.I., Kazeev K.Sh., Val'kov V.F., Ponomareva S.V. Ranking of Chemical Elements According to Their Ecological Hazard for Soil. Russian Agricultural Sciences. 2010;36(1):32-34, https://doi.org/10.3103/S1068367410010106.
8. Vodyanitskii Y. N. Standards for the contents of heavy metals and metalloids in soils. Eurasian Soil Science. 2010;45(3):321-328, https://doi.org/10.1134/S1064229312030131.
9. Xiong T., Zhang T., Dumat C., Sobanska S., Dappe V., Shahid M., Xian Y., Li X., Li S. Airborne foliar transfer of particular metals in Lactuca sativa L.: translocation, phytotoxicity, and bioaccessibility. Environmental Science and Pollution Research. 2019;26(20):20064-20078, https://doi.org/10.1007/s11356-018-3084-x.
10. Nunes M.R., Karlen D.L., Veum K.S., Moorman T.B., Cambardella C.A. Biological soil health indicators respond to tillage intensity: A US meta-analysis. Geoderma. 2020;(369):114335, https://doi.org/10.1016Zj.ge-oderma.2020.114335.
11. Romanov V.N., Zaushintsena A.V., Kozhevnikov N.V. Application of enzyme activity indicators for rapid diagnostics of the ecological status of agrogenic soils. Achievements of Science and Technology of AICis. 2019;33(7):44-47, https://doi.org/10.24411/0235-2451-2019-10711. (In Russ.).
12. Kolesnikov S.I., Kazeev K.S., Akimenko Y.V. Development of regional standards for pollutants in the soil using biological parameters. Environmental Monitoring and Assessment. 2019;191(9):1-10, https://doi.org/10J 007/s10661-019-7718-3.
13. Song B., Zhang C., Zeng G., Gong J., Chang Y., Jiang Y. Antibacterial properties and mechanism of gra-phene oxide-silver nanocomposites as bactericidal agents for water disinfection. Archives of Biochemistry and Biophysics. 2016;(604):167-176, https://doi.org/10.1016/j.abb.2016.04.018.
14. Feng G., Xie T., Wang X., Bai J., Tang L., Zhao H., Zhao Y. Metagenomic analysis of microbial community and function involved in cd-contaminated soil. BMC Microbiology. 2018;18(1):11, https://doi.org/10.1186/s12866-018-1152-5.
15. Wu B., Hou S., Peng D., Wang Y., Wang C., Xu F., Xu H. Response of soil micro-ecology to different levels of cadmium in alkaline soil. Ecotoxicology and Environmental Safety. 2018;(166):116-122, https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2018.09.076.
16. Guseva T. M., Evdokimova O.V. The use of microbial cenoses involving Bacillus spp. and Clostridium spp. for assessing soil pollution with heavy metals. Vestn. sovremennykh issledovanii = Bulletin of Modern Research. 2017;(9-1):19-23. (In Russ.).
17. Guo H., Nasir M., Lv J., Dai Y., Gao J. Understanding the variation of microbial community in heavy metals contaminated soil using high throughput sequencing. Ecotoxicology and Environmental Safety. 2017;(144):300-306, https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2017.06.048.
18. Lin Y., Ye Y., Hu Y., Shi H. The variation in microbial community structure under different heavy metal contamination levels in paddy soils. Ecotoxicology and Environmental Safety. 2019;180:557-564, https://doi.org/10.1016/j .ecoenv.2019.05.057.
19. IUSS Working Group WRB. 20I5. World Reference Base for Soil Resources 20I4, update 20I5. International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps. World Soil Resources Reports no. 106.
20. Val'kov V.F., Kazeev K.S., Kolesnikov S.I. Soils in South of Russia. Rostov-on-Don: Everest Publ.; 2008. 276 p. (In Russ.).
21. Kolesnikov S.I., Tsepina N.I., Sudina L.V, Minnikova T.V., Kazeev K.Sh., Akimenko Yu.V. Silver eco-toxicity estimation by the soil state biological indicators. Applied and Environmental Soil Science. 2020;2020. Available from: https://hindawi.com/journals/aess/2020/1207210/ [Accessed 24th June 2022], https://doi.org/10.1155/2020/1207210.
22. Kolesnikov S.I., Kazeev K. Sh., Valkov V.F. Ecological condition and functions of soils in conditions of chemical pollution. Rostov-on-Don: Rostizdat Publ.; 2006. 385 p. (In Russ.).
23. Dutta S., Datta A., Zaid A., Bhat J.A. Metalloids and Their Impact on the Environment. Metalloids in Plants: Advances and Future Prospects. 2022:19-26, https://doi.org/10.1002/9781119487210.ch2.
24. Kolesnikov S.I., Yaroslavtsev M.V., Spivakova N.A., Kazeev K.S. Comparative assessment of the biological tolerance of chernozems in the South of Russia towards contamination with Cr, Cu, Ni, and Pb in a model experiment. Eurasian Soil Science. 2013;46(2):176-181, https://doi.org/10.1134/S1064229313020087.
25. Ropelewska E., Dziejowski J., Zapotoczny P. Changes in the microbial activity and thermal properties of soil treated with sodium fluoride. Applied Soil Ecology. 2016;98:159-165, https://doi.org/10.1016/j.ap-soil.2015.10.013.
26. Kazeev K.Sh., Kolesnikov S.I., Akimenko Yu.V., Dadenko E.V. Methods of biodiagnostics of terrestrial ecosystems. Rostov-on-Don: Southern Federal University Press; 2016. 356 p. (In Russ.).
27. Zvyagintsev D.G., Kozhevin P.A. Studying the dynamics of population of nodule bacteria in soils using immunofluorescence. Mikrobiologiya = Microbiology. 1974;43(5):888-891. (In Russ.).
28. Zvyagintsev D.G., Dmitriev E.A., Kozhevin P.A. On the luminescent-microscopic study of soil microorganisms. Mikrobiologiya = Microbiology. 1978;47(6):1091-1096. (In Russ.).
ISSN 1026-2237 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. NATURAL SCIENCE. 2022. No. 3
29. Ao M., Chen X., Deng T., Sun S., Tang Y., Morel J. L., Wang S. Chromium biogeochemical behaviour in soil-plant systems and remediation strategies: A critical review. Journal of Hazardous Materials. 2022;424:127233, https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2021.127233.
30. Pavesi T., Moreira J. C. Mechanisms and individuality in chromium toxicity in humans. Journal of Applied Toxicology. 2020;40(9):1183-1197, https://doi.org/10.1002/jat.3965.
31. Michels C., Perazzoli S., Soares H. M. Inhibition of an enriched culture of ammonia oxidizing bacteria by two different nanoparticles: silver and magnetite. Science of the Total Environment. 2017;(586):995-1002, https://doi.org/10.10167j.scitotenv.2017.02.080.
32. Kolesnikov S. I. Impact of contamination with tellurium on biological properties of ordinary chernozem. Soil and Sediment Contamination: An International Journal. 2019;28(8):792-800, https: // doi.org/10.1080/15320383.2019.1666793.
33. Yaroslavtsev M.V., Kolesnikov S.I. Assessment of the stability of the chernozems of Southern Russia to contamination by heavy metals in biological indicators. Izv. vuzov. Sev.-Kavk. region. Estestv. nauki = Bulletin of Higher Educational Institutions. North Caucasus Region. Natural Science. 2011;(4):83-86. (In Russ.).
34. Evstegneeva N. A. Comparative assessment of catalase activity in ordinary chernozem with contamination of Ni, Pb, Zn, Cd. Actual problems of Ecology and Nature Management. Rostov-on-Don: Southern Federal University Press; 2020:27-29. (In Russ.).
35. Evstegneeva N. A. Comparative assessment of phytotoxicity of heavy metals, nonmetals and metalloids. Ecology and nature management: A thematic collection. Rostov-on-Don: Southern Federal University Press; 2020:21-23. (In Russ.).
36. Kolesnikov S., Minnikova T., Kazeev K., Akimenko Y., Evstegneeva N. Assessment of the Ecotoxicity of Pollution by Potentially Toxic Elements by Biological Indicators of Haplic Chernozem of Southern Russia (Rostov region). Water Air Soil Pollut. 2022;233(1):1-18, https://doi.org/10.1007/s11270-021-05496-3.
37. Karlen D.L., Veum K. S., Sudduth K. A., Obrycki J. F., Nunes M. R. Soil health assessment: Past accomplishments, current activities, and future opportunities. Soil and Tillage Research. 2019;195:104365, https://doi.org/10.1016/j .still.2019.104365.
Информация об авторах
Наталья Андреевна Евстегнеева - аспирант, Академия биологии и биотехнологии им. Д.И. Ивановского. Сергей Ильич Колесников - доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заведующий кафедрой, экологии и природопользования, Академия биологии и биотехнологии им. Д.И. Ивановского. Татьяна Владимировна Минникова - кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник, Академия биологии и биотехнологии им. Д.И. Ивановского.
Алена Николаевна Тимошенко - кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник, Академия биологии и биотехнологии им. Д.И. Ивановского.
Наталья Игоревна Цепина - кандидат биологических наук, младший научный сотрудник, Академия биологии и биотехнологии им. Д.И. Ивановского.
Камиль Шагидуллович Казеев - доктор географических наук, профессор, директор Академии биологии и биотехнологии им. Д.И. Ивановского.
Information about the authors
Natalia A. Evstegneeva - Postgraduate. Academy of Biology and Biotechnologies.
Sergey I. Kolesnikov - Doctor of Science (Agriculture), Professor, Head of Department of Ecology and Nature Management, Academy of Biology and Biotechnologies.
Tatiana V. Minnikova - Candidate of Science (Biology), Leading Researcher, Academy of Biology and Biotechnologies.
Alena N. Timoshenko - Candidate of Science (Biology), Leading Researcher, Academy of Biology and Biotechnologies.
Natalia. I. Tsepina - Candidate of Science (Biology), Junior Researcher, Academy of Biology and Biotechnologies. Kamil Sh. Kazeev - Doctor of Science (Geography), Professor, Director of the Academy of Biology and Biotechnologies.
Статья поступила в редакцию 01.07.2022; одобрена после рецензирования 15.07.2022; принята к публикации 30.08.2022. The article was submitted 01.07.2022; approved after reviewing 15.07.2022; accepted for publication 30.08.2022.
