CC BY
65
УДК 57:537.531
ВЛИЯНИЕ СОЧЕТАННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ СВЧ-ИЗЛУЧЕНИЯ, ЗАГРЯЗНЕНИЯ СВИНЦОМ И НЕФТЬЮ НА БИОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЧЕРНОЗЕМА ОБЫКНОВЕННОГО1
UDC 57:537.531
INFLUENCE OF THE COMBINED EFFECTS OF MIRCOWAVE RADIATION, OIL AND LEAD POLLUTION ON BIOLOGICAL PROPERTIES OF AN ORDINARY BLACK SOIL
Мазанко Мария Сергеевна
Денисова Т атьяна Викторовна д.б.н., профессор
Т ащиев Сергей Сергеевич к.б.н., доцент
Колесников Сергей Ильич д.с-х.н., профессор
Южный Федеральный Университет, Ростов-на-Дону, Россия
В модельных экспериментах изучено влияние сочетанного воздействия химических загрязнителей (PbO 1000 мг/кг, нефти 5% от массы почвы) и сверхвысокочастотного излучения (СВЧ-излучения) мощностью 450 и 800 Вт (длительность 1 минута) на ферментативную активность, численность микрофлоры и показатели фитотоксичности чернозема обыкновенного. Установлено, что сочетанное воздействие является системным, а не простой суммацией эффектов отдельных загрязнителей, показано отсутствие прямо пропорциональной зависимости между мощностью СВЧ-излучения и его биологическом эффектом в рамках сочетанного загрязнения
Ключевые слова: СОЧЕТАННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ, ЗАГРЯЗНЕНИЕ, ЧЕРНОЗЕМ, СВЧ-ИЗЛЕЧЕНИЕ, НЕФТЬ, СВИНЕЦ
Mazanko Maria Sergeevna
Denisova T atyana Viktorovna Dr.Sci.Tech., associate professor
Tachshiev Sergey Sergeevich Cand.Biol.Sci., associate professor
Kolesnikov Sergey Ilich Dr.Sci.Agr., professor
South Federal University, Rostov-on-Don, Russia
In the model experiments we studied the effect of combined action of chemical pollutants (PbO 1,000 mg / kg oil 5% by weight of soil) and microwave radiation (SHF radiation) with a capacity of 450 and 800 W (duration 1 minute) on the enzymatic activity, the number of microorganisms and indicators of phytotoxicity of an ordinary black soil. We found that the combined effect is systemic, rather than a simple summation of the effects of individual pollutants, shown no direct proportion between the power of the microwave radiation and its biological effect in the combined pollution
Keywords: COMBINED ACTION, BLACK SOIL, POLLUTION, MICROWAVE RADIATION, LEAD, OIL
Введение
К настоящему времени проблеме сочетанного воздействия химического и электромагнитного загрязнений окружающей среды посвящено относительно немного исследований. Главным их результатом можно считать отсутствие однозначности последствий. В разных работах был установлен как синергетический, так и антагонистический эффект
1 Исследования поддержаны ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» (№ 14.740.11.1029, № П322).
совместного воздействия [1, 2, 3, 4]. Одна из сложностей подобных исследований заключается в том, что последствия зависят от многих факторов: природы химических веществ, их концентраций и форм соединений, природы электромагнитных излучений, их доз, сроков воздействия и других факторов. Таким образом, проводимые в настоящее время исследования по данной проблеме являются в большой степени рекогносцировочными и для установления фундаментальных закономерностей требуют дополнительного накопления
экспериментального материала.
Также важным является то, что применительно к почве и ее биоте как в нашей стране, так и за рубежом сочетанное воздействие химического и электромагнитного загрязнений изучалось в очень малой степени, хотя именно в почвенной среде наиболее часто и с наибольшей интенсивностью наблюдается комбинация этих воздействия. Соответственно реализация настоящего проекта позволит получить результаты мирового уровня.
Цель настоящей работы — установить закономерности сочетанного воздействия химического загрязнения и СВЧ-излучения на численность и активность почвенных микроорганизмов, ферментативную активность, фитотоксические свойства чернозема обыкновенного.
Объекты и методы исследования
В качестве объекта исследования был выбран чернозем обыкновенный карбонатный южно-европейской фации. Данный тип почв был выбран в связи с тем, что они составляют большую часть почвенного покрова Юга России и имеют особое значение в продовольственном обеспечении страны [5]. Климатические условия: среднегодовая
температура 8°С, Х10° 2000-3000°, среднемесячное количество осадков 270500 мм, гидротермальный коэффициент 0,7-0,8, продолжительность промерзания на 20 см - 3 мес., рН 7,7, содержание гумуса 4,9%, тип угодья - пашня [6]. Почва для модельных экспериментов была отобрана из
пахотного горизонта (0-20 см, Ботанический сад ЮФУ г. Ростова-на-Дону).
Воздушно-сухие образцы почв увлажняли водой (60% от полной влагоемкости). Далее образцы почв равномерно загрязняли нефтью в концентрации 5% от массы почвы, или свинцом в виде оксида свинца РЬО, 1000 мг/кг. Затем загрязненные и незагрязненные образцы почвы подвергали воздействию СВЧ-излучения при помещении их в микроволновую печь марки «ЗАМЗиЫО», магнетрон которой работает на частоте 2450 МГц, длительность воздействия - 1 минута. Затем все образцы компостировали при комнатной температуре (20-22°С) и оптимальном увлажнении в течение 10 суток. Эксперимент ставили в 3-х-кратной повторности. Схема эксперимента: 1. Контроль; 2. РЬО, 1000 мг/кг; 3. Нефть, 5% от массы почвы; 4. СВЧ-излучение, мощность 450 Вт; 5. СВЧ-излучение, мощность 800 Вт; 6. РЬО 1000 мг/кг + СВЧ-излучение мощностью 450 Вт; 7. РЬО 1000 мг/кг + СВЧ-излучение, мощность 800 Вт; 8. Нефть 5% от массы почвы + СВЧ-излучение, мощность 450 Вт; 9. Нефть 5% от массы почвы + СВЧ-излучение, мощность 800 Вт.
Лабораторно-аналитические исследования выполнены с
использованием общепринятых в биологии почв методов.
Численность микроорганизмов определяли в свежих незагрязненных и загрязненных образцах. Численность аммонифицирующих бактерий учитывали посевом на среде МПА, амилолитических - на КАА, численность целлюлозолитических - на среде Хатчинсона, нефтеокисляющих - на селективной среде для выделения нефтеокисляющих бактерий, численность грамотрицательных - на среде МПА с добавлением бриллиантового зеленого, спорообразующих - на среде МПА при посеве из пастеризованной суспензии, обилие микромицетов — на кислой среде Чапека. Бактерии рода Azotobacter учитывали методом комочков обрастания на среде Эшби [7, 8, 9, 10].
Активность ферментов определяли в инкубированных незагрязненных и загрязненных образцах. Активность каталазы измеряли по методу Галстяна, дегидрогеназы — по методу Галстяна в модификации Хазиева [10].
О фитотоксичности почвы судили по изменению показателей прорастания семян: всхожесть, энергия, скорость и дружность
прорастания и показателей интенсивности начального роста: длина корней, длина побегов [10, 11].
Статистическая обработка данных (дисперсионный и
корреляционный анализы) была выполнена с использованием статистического пакета Statistica 6.0 для ’^^о,№8.
Результаты и обсуждение
Результаты, полученные при исследовании влияния химического и СВЧ-излучения на почвенные ферменты, а также фитотоксичность почвы, представлены в Таблице 1.
Таблица 1 - ВЛИЯНИЕ ХИМИЧЕСКОГО И ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ НА ФЕРМЕНТАТИВНУЮ АКТИВНОСТЬ И ФИТОТОКСИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЧЕРНОЗЕМА ОБЫКНОВЕННОГО
Конт роль РЬО 1000 мг/кг Нефть 5% СВЧ 450Вт РЬО + СВЧ 450Вт Нефть + СВЧ 450Вт СВЧ 800Вт РЬО + СВЧ 800Вт Нефть + СВЧ 800Вт
Активность каталазы
мл О2/г 14,08 11,96 7,46** 14,78 12,95 5,91** 11,68* 10,56* 5,91**
Активность дегидрогеназы
мл О2/г 24,98 17,99* 24,98 19,23* 19,48* 35,72** 26,23 18,98* 27,73
Длина побегов
мм 28,65 22,92* 12,03** 20,34* 25,21 14,61* 46,7** 36,96* 16,9*
Длина корней
мм 33,97 23,78* 15,29** 21,74* 26,84 22,08* 52,32** 46,2* 24,46*
Достоверные отличия по отношению к контролю: * р<0,05; ** р<0,01.
Влияние сочетанного излучения на каталазу показано на рисунке 1.
120
100
80
60
40
20
0
Без
хим.загрязнения
Свинец
контроль
Нефть
□ Без СВЧ ■ СВЧ 450Вт Н СВЧ 800Вт
Рисунок 1. Влияние сочетанного загрязнения на активность каталазы, в % от контроля.
СВЧ-излучение мощностью 450 Вт не оказало достоверного влияния на активность каталазы, увеличение мощности до 800 Вт влекло за собой снижение активности на 17% (р<0,05). Аналогичная картина наблюдалась и в случае свинцового загрязнения. Оксид свинца, а также его сочетание с СВЧ-излучением мощностью 450Вт не вызвало изменений каталазной активности, с увеличением мощности до 800 Вт активность снизилась на 25% (р<0,05) от контроля. СВЧ-излучение способно оказывать негативное воздействие на биологические объекты как посредством теплового воздействия, так и за счет влияния излучения на кинетику биохимических реакций, структуру белковых молекул, влияния на ионы клеточных электролитов [12, 13]. Добавление к почве нефти вызвало снижение активности фермента на 47% (р<0,01), что может быть связано с обволакиванием почвенных частиц углеводородами нефти, а также с выделением в почву токсичных веществ, содержащихся в нефти, а также токсичных продуктов ее разложения. Воздействие СВЧ вызывало снижение уровня активности каталазы на 58% (р<0,01) в обоих случаях [14].
Влияние тех же факторов на активность дегидрогеназы показаны на рисунке 2.
160 140 к 120 ° 100 о 80 6 60 ^ 40
20 0
Без Свинец Нефть
хим.загрязнения
□ Без СВЧ ■ СВЧ 450Вт ЕЭ СВЧ 800Вт
Рисунок 2. Влияние сочетанного загрязнения на активность дегидрогеназы в % от
контроля.
СВЧ-излучение мощностью 800 Вт не оказало достоверного влияния на активность дегидрогеназы, а отличие от СВЧ-излучения мощностью 450 Вт, вызвавшего снижение активности на 23% (р<0,05). Свинцовое загрязнение, вызывало снижение активности изучаемого фермента на 28% (р<0,05), а его сочетание с СВЧ-излучением мощностью 450 и 800 Вт - на 22 и 24% (р<0,05) соответственно. Загрязнение нефтью не вызывало достоверных изменений в активности изучаемого фермента, как и его сочетание с СВЧ-излучением мощностью 800 Вт. Однако сочетанное излучение нефтяного загрязнения с СВЧ-излучением мощностью 450 Вт вызвало увеличение активности дегидрогеназы на 43% (р<0,01).
Такие показатели, как всхожесть, а также энергия, скорость и дружность прорастания не проявили достоверных изменений во всех вариантах эксперимента. Однако было показано влияние загрязнений на длину корней и побегов тест-объекта - редиса. Эти данные показаны на рисунке 3.
(А)
180
Без Свинец Нефть
хим.загрязнения
□ Без СВЧ И СВЧ 450Вт НСВЧ 800Вт
(Б)
180
160
Без Свинец Нефть
хим.загрязнения
□ Без СВЧ В СВЧ 450Вт Н СВЧ 800Вт
Рисунок 3 Влияние сочетанного загрязнения на длину побегов (А) и корней (Б) тест-объекта в % от контроля.
СВЧ-излучение мощностью 450 Вт негативно влияло на длину побегов и корней, вызывая снижение на 29 и 36% ф<0,05) соответственно. Повышение мощности до 800 Вт, напротив, вызвало увеличение длины побегов на 63% и длины корней на 42% ф<0,01). Загрязнение свинцом вызывало уменьшение длины побегов и корней а 20 и 30% ф<0,05) соответственно. Сочетанное воздействие свинцового и СВЧ-загрязнения мощностью 450 Вт достоверно не влияло на длины побегов и корней проростков редиса, а увеличение мощности до 800 Вт вело к усилению ростовых процессов проростков, с усилением роста побегов и корней на 29
и 36% (р<0,05) соответственно. Нефтяное загрязнение во всех случаях снижало показатели длины побегов и корней проростков редиса на 58 и 55% (р<0,01) в случае только нефтяного загрязнения, на 49 и 45% (р<0,05) в случае его сочетания с СВЧ-излучением мощностью 450Вт и на 41 и 28% (р<0,05) в случае сочетания с СВЧ-излучением мощностью 800Вт.
Результаты, полученные при исследовании влияния химического и СВЧ-излучения на почвенные микроорганизмы, представлены в Таблице 2.
Таблица 2 - ВЛИЯНИЕ ХИМИЧЕСКОГО И ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ НА
ЧИСЛЕННОСТЬ ПОЧВЕННЫХ МИКРООРГАНИЗМОВ
Контроль РЬО 1000 мг/кг Нефть 5% СВЧ 450Вт РЬО + СВЧ 450Вт Нефть + СВЧ 450Вт СВЧ 800 Вт РЬО + СВЧ 800Вт Нефть + СВЧ 800Вт
Численность аммонифицирующих бактерий
млн. КОЕ/г 8,48 8,48 9,75 11,19* 7,04* 7,29* 10,26* 9,16 10,35*
Численность спорообразующих бактерий
млн. КОЕ/г 11,2 4,93 12,32* 7,06* 5,38* 3,36* 5,71* 11,32 8,51*
Численность грамотрицательных бактерий
млн. КОЕ/г 4,78 3,34* 5,25 4,11 2,2** 2,63* 3,96 5,73* 9 7**
Численность амилолитических бактерий
млн. КОЕ/г 11,61 10,79 8,36* 7,54* 9,17* 6,38* 9,28* 11,84 13
Численность актиномицетов
млн. КОЕ/г 2,68 0,96* 2,81 0,83** 0,83* 1,34* 0,75** 0,48** 1,07**
Численность целлюлозолитических бактерий
млн. КОЕ/г 3,04 1,58* 2,15* 1,67* 1,94* 0,91* 1,73* 1,43* 0,67**
Численность нефтеокисляющих бактерий
млн. КОЕ/г 16,78 20,14* 10,74** 13,26 19,47 13,59* 14,94 16,11 9,57**
Обилие почвенных микромицетов
. /г .с /Е 3 о тК 55,61 63,96 49,5 83,98* 47,27 48,38 50,61* 76,19* 71,74*
% от контроля 100 115 89 151 85 87 91 137 129
Достоверные отличия по отношению к контролю: * р<0,05; ** р<0,01.
Аммонифицирующие бактерии - это бактерии, способные использовать аминокислоты и белки для получения энергии. Они
обеспечивают процессы гниения, разлагая мертвую органику до простых веществ, и, тем самым, играют ключевую роль в круговороте веществ [4]. Влияние СВЧ-излучения и химического загрязнения на аммонифицирующие бактерии показано на рисунке 4.
Аммонифицирующие бактерии под воздействием СВЧ-излучения мщностью 450Вт увеличивали численность на 32% (p<0,05), а при мощности 800Вт - на 21% (p<0,05) от контрольных значений. Свинцовое загрязнение не оказывало достоверного влияния на почвенные аммонификаторы, как и его сочетание с СВЧ-излучением мощностью 800Вт, однако при сочетанном воздействии свинца и СВЧ-изучения мощностью 450Вт наблюдалось снижение численности на 17% (p<0,05). Следует отметить, что ситуация, когда численность бактерий под воздействием химического загрязнения в сочетании с СВЧ-излучением мощностью 450Вт оказывалась ниже, чем в варианте с мощностью 800Вт, неоднократно отмечалась в ходе исследования.
Нефтяное загрязнение не вызвало достоверных изменений численности исследуемых бактерий, в то время как его сочетание с СВЧ-излучением мощностью 450Вт вызвало снижение численности на 14% (p<0,05). Сочетанное воздействие нефтяного загрязнения и СВЧ-излучения мощностью 800Вт, напротив, вызвало увеличение численности аммонификаторов на 22% (p<0,05). Тем самым, численность бактерий в случае сочетанного влияния нефти и СВЧ-излучения мощностью 450Вт была ниже, чем при мощности 800Вт.
Для того, чтобы лучше изучить данную физиологическую группировку бактерий, в питательную среду был добавлен бриллиантовый зелёный, селективно подавляющий рост грамположительных бактерий.
(А)
140 -|----------------------------------
120 -
* 100 -о
? 80 -х О
“ 60 -I-
о
35 40 -
20 -0 -
140
120
* 100 о
£ 80 X
О
“ 60 I-
о
35 40
20 0
Без Свинец Нефть
хим.загрязнения
□ Без СВЧ И СВЧ 450Вт ЕЗ СВЧ 800Вт
(В)
160 140 120
К Ц
о 100
40
20 0
Без Свинец Нефть
хим.загрязнения
□ Без СВЧ ■ СВЧ 450 Вт ЕЭ СВЧ 800Вт
Рисунок 4 Влияние сочетанного загрязнения на численность аммонифицирующих
бактерий в % от контроля.
Без Свинец Нефть
хим.загрязнения
□ Без СВЧ ■ СВЧ 450Вт И СВЧ 800Вт
(Б)
Грамотрицательные аммонификаторы достоверно не снижали численность под воздействием СВЧ-излучения. Внесение в почву оксида свинца вызвало снижение числа бактерий в почве на 30% (р<0,05). Как и в предыдущих случаях, численность бактерий под воздействием сочетанного загрязнения оксидом свинца и СВЧ-излучения мощностью 450Вт оказалась ниже, чем в случае с сочетанным загрязнением оксидом свинца и СВЧ-излучением мощностью 800 Вт. В первом случае число исследуемых бактерий в почве снизилось на 54% (р<0,01), во втором увеличилось на 20% (р<0,05). Нефть не вызвала достоверного изменения численности, однако в случае дополнительного влияния СВЧ-излучения мощностью 450Вт произошло снижение численности бактерий на 45% (р<0,05), а в случае 800Вт - произошел скачок численности на 103% (р<0,01) .
Что касается грамположительных бактерий, то большинство из них имеет способность в неблагоприятных условиях среды образовывать споры. Поэтому учитывая количество спорообразующих бактерий, высеенных из пастеризованной суспензии, мы можем оценить количество грамположительных бактерий в почве.
СВЧ-излучение повышало численность спорообразующих аммонификаторов на 22% (р<0,05) при мощности 450Вт и на 31% (р<0,05) при мощности 800Вт. Свинцовое загрязнение не вызывало достоверных изменений в численности исследуемых бактерий ни отдельно, ни в сочетании с СВЧ-излучением мощностью 800Вт. Однако при мощности 450Вт в сочетании со загрязнением свинцом СВЧ-излучение вызывало снижение численности бактерий на 28% (р<0,05). Нефтяное загрязнение вызывало рост числа спорообразующих аммонификаторов в почве на 36% (р<0,05) по сравнению с контролем, однако в сочетании с СВЧ-загрязнением наблюдалось снижение численности бактерий: на 45%
(р<0,05) при мощности СВЧ-излучения 450Вт и на 24% (р<0,05) при мощности 800Вт.
Амилолитические бактерии составляют значительную долю от общего числа бактерий в почве. Основным отличительным признаком этой группы является способность разрушать крахмал и поставлять питательные элементы другим микроорганизмам почвы.
В эту группу так же относятся актиномицеты - особая группа прокариотических организмов, обладающая подобием мицелия, способная разлагать высокомолекулярные соединения, недоступные другим видам бактерий, а так же вырабатывать сложные органические вещества, такие, так антибиотики, пигменты, пахучие вещества [4].
Влияние сочетанного загрязнения на амилолитические бактерии показано на рисунке 5.
Число аммонифицирующих бактерий в почве снижалось под воздействием СВЧ-излучения. При мощности 450Вт оно снижалось на 35% (р<0,01), с увеличением мощности до 800Вт - на 20%. Свинцовое загрязнение не вызывало достоверных изменений численности аммонифицирующих бактерий, как и его сочетание с СВЧ-излучением мощностью 800Вт. Однако при мощности 450 Вт сочетанное загрязнение вызвало снижение численности бактерий на 21% (р<0,05). Нефтяное загрязнение вызвало снижение численности амилолитических бактерий, как и его сочетание с СВЧ-излучением мощностью 450Вт: на 28% (р<0,05) в первом случае и 45% (р<0,05) во втором. При этом сочетанное воздействие нефтяного и СВЧ-загрязнения мощностью 800Вт не вызвало достоверного изменения численности бактерий.
(А)
К
ц
о
а
н
х
§
о
120
100
80
60
40
20
0
Без
хим.загрязнения
Свинец
Нефть
□ Без СВЧ ■ СВЧ 450Вт И СВЧ 800Вт
(Б)
120
100
80
60
40
20
0
Контроль
Без
хим.загрязнения
Свинец
Нефть
□ Без СВЧ ■ СВЧ 450Вт ЕЭ СВЧ 800Вт
Рисунок 5 Влияние сочетанного загрязнения на численность амилолитических
бактерий в % от контроля.
СВЧ-излучение пагубно повлияло на количество актиномицетов в почве - при мощности в 450Вт их число снижалось на 69% (р<0,01), при мощности 800Вт - на 72% (р<0,01). Оксид свинца вызывал резкое снижение числа актиномицетов в почве, как отдельно, так и в сочетании с СВЧ-излучением. Эти бактерии крайне неустойчивы к действию свинца [15, 16, 17]. Оксид свинца отдельно снижал численность бактерий на 43% (р<0,05), в сочетании с СВЧ-излучением мощностью 450Вт - на 69% (р<0,05), СВЧ-излучением мощностью 800Вт - на 82% (р<0,01). Нефть при
внесении в почву не вызывала достоверных изменений численности актиномицетов в почве, но сочетанное загрязнение нефтяного и СВЧ-загрязнения резко снижало число исследуемых бактерий - на 50% (р<0,05) при мощности 450Вт и на 60% (р<0,01) при мощности 800Вт.
Нефтеокисляющие бактерии отличаются способностью утилизировать сложные углеводороды, недоступные другим группам микроорганизмов, тем самым способствуя естественной очистке почвы от нефтяных загрязнений. Они обладают сложными ферментативными системами, отсутствующими у других физиологических групп бактерий [18]. Влияние на их численность сочетанного загрязнения показано на рисунке 6.
Без Свинец Нефть
хим.загрязнения
□ Без СВЧ ■ СВЧ 450Вт Н СВЧ 800Вт
Рисунок 6 Влияние сочетанного загрязнения на численность нефтеокисляющих
бактерий в % от контроля.
Достоверного влияния СВЧ-излучения на нефтеокисляющие бактерии выявлено не было. Свинцовое загрязнение достоверно увеличивало численность исследуемых бактерий на 20% (р<0,05), что может быть связано с изменением проницаемости мембраны для сложных углеводородов под действием ионов свинца. В случае же сочетанного загрязнения достоверного увеличения численности зарегистрировано не
было. Нефтяное загрязнение снижало численность нефтеокисляющих бактерий, что может быть связано с обволакиванием почвенных частиц углеводородами нефти, а также с появлением в почве токсических веществ, содержащихся в нефти (Киреева и др., 1998). Внесение нефти снижало число нефтеокисляющих бактерий на 34% (р<0,01),
дополнительное воздействие СВЧ-излучением мощностью 450Вт - на 19% (р<0,05), а мощностью 800Вт - на 43% (р<0,01).
Целлюлозолитические бактерии способны разлагать такой сложный полисахарид, как целлюлоза. Она является основным компонентом клеточных стенок высших растений и водорослей. Целлюлоза - одно из самых распространённых на земле органических соединений, при этом разлагать целлюлозу способны далеко не все микроорганизмы. Именно поэтому роль целлюлозолитиков в почве настолько велика [4]. Влияние сочетанного загрязнения на их численность показано на рисунке 7.
120
100
80
60
40
20
0
Контроль
Без
хим.загрязнения
Свинец
Нефть
□ Без СВЧ ■ СВЧ 450Вт ЕЗ СВЧ 800Вт
Рисунок 7 Влияние сочетанного загрязнения на численность нефтеокисляющих
бактерий в % от контроля.
На целлюлозолитические бактерии СВЧ-излучение оказало сильное подавляющее воздействие. Так, при мощности 450Вт их число в почве упало на 45% (р<0,05), при мощности 800Вт - на 43% (р<0,05). Свинцовое загрязнение так же вызвало спад численности бактерий - на 49% (р<0,05)
при загрязнении отдельно свинцом, и на 36 и 53% (р<0,05) при сочетании свинцового с СВЧ-загрязнением мощностью 450 и 800Вт соответственно. Нефтяное загрязнение вызвало снижение численности целлюлозолитических бактерий на 28% (р<0,05), в сочетании с СВЧ-загрязнением, их число упало значительно сильнее - на 70 и 78% (р<0,01) при мощности СВЧ-излучения 450 и 800Вт соответственно.
Так же было проведено исследование влияния сочетанного загрязнения на бактерии рода Л2о1оЬае1ег, фиксирующих атмосферный азот и переводящтх его в доступную для растений форму. Однако достоверных изменений не было зафиксировано ни в одном из вариантов загрязнения образцов.
Почвенные микромицеты обладают широкими адаптивными способностями и занимают разнообразные экологические ниши. Они участвуют в аммонификации органических соединений, усвоении молекулярного азота, разложении углеводов и лигнина, превращении соединений калия и микроэлементов. Они поставляют большое количество органического вещества, идущего на построение гумуса [19]. Влияние сочетанного загрязнения на их обилие показано на рисунке 8.
160
Без Свинец Нефть
хим.загрязнения
□ Без СВЧ ■ СВЧ 450Вт Н СВЧ 800Вт Рисунок 8 Влияние сочетанного загрязнения на обилие микромицетов в % от контроля.
Численность почвенных микромицетов под воздействием СВЧ-излучения мощностью 450Вт возрастала на 51% (р<0,05), в то время как при увеличении мощности до 800Вт не было зарегестрировано достоверных изменений численности изучаемых организмов. Внесение в почву свинца не вызвало достоверных изменений численности микромицетов, как при отдельном воздействии, так и в сочетанном с СВЧ-излучением мощностью 450Вт. При усилении мощности до 800Вт наблюдалось увеличение числа микромицетов на 37% (р<0,05) по сравнению с контролем. Аналогичный результат был получен и при нефтяном загрязнении: достоверное отклонение от контроля было
установлено только в случае сочетанного воздействия нефтяного и СВЧ-загрязнения - численность микромицетов увеличилась на 29% (р<0,05).
Из изложенного выше можно сделать вывод, что сочетанное воздействие является системным, не вытекающим из простого суммирования эффектов отдельных типов загрязнителей. Оно может пагубно влиять на биологические свойства почвы, снижая активность ферментов и численность микроорганизмов. При этом нет линейной зависимости между мощностью СВЧ-излучения и эффектом, который они вызывают. Так, в большинстве случаев значения биологических свойств были ниже при меньшей мощности СВЧ-излучения и восстанавливались при увеличении мощности. Это может быть связано с различием в эффектах, которые вызывает СВЧ-излучение разной мощности.
Исследования поддержаны ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» (№ 14.740.11.1029, № П322).
1. Петин В.Г., Сынзыныс Б.И. Комбинированное воздействие факторов окружающей среды на биологические системы. Обнинск, 1998. - 74 с.
2. Цыб А.Ф., Будагов Р.С., Замулаева И. А. и др. Радиация и патология. - М.: Высш. шк., 2005. - 341 с.
3. Козлов В.М., Урнышева В.В., Шишкина Л.Н. Сочетанное влияние острого рентгеновского излучения и химических агентов на параметры перекисного окисления липидов в тканях мыши // Тезисы докладов V съезда по радиационным исследованиям. - М., 2006. - Т.2. - С. 12.
4. Гусев М. В. Микробиология: Учебник для студ. биол. специальностей вузов / М.В. Гусев, Л. А.Минеева. - 4-е изд., стер. - М.: Издательский центр «Академия», 2003. - 464 с.
5. Денисова Т.В., Казеев К.Ш., Колесников С.И., Вальков В.Ф. Влияние электромагнитных полей на биологические свойства почв. Ростов н/Д: ЗАО «Ростиздат», 2011. - 286 с.
6. Путеводитель научно-полевых туров V Всероссийского съезда общества почвоведов / Под ред. К.Ш. Казеева и В.Ф. Валькова / ЗАО «Ростиздат». Ростов-на-Дону, 18-22 августа 2008. 98 с.
7. Бердичевская М.В., Козырева Г.И., Благиных А.В. Численность, видовой состав и оксигеназная активность углеводородокисляющего сообщества нефтезагрязненных речных акваторий Урала и Западной Сибири // Микробиология. 1991. - Вып.6. - С. 122-128
8. Методические указания 4.2.1890-04 «Определение чувствительности
микроорганизмов к антибактериальным препаратам». - М.: МЗ РФ, 2004. - 34 с.
9. Красильников А.П. Микробиологический словарь - справочник. Мн.: Беларусь, 1999.
10. Казеев К.Ш., Колесников С.И., Вальков В.Ф. Биологическая диагностика и индикация почв: методология и методы исследований / Ростов н/Д: Изд-во Рост. ун-та, 2003. 204 с.
11. Бабьева, М. А. Биология почв. / М. А. Бабьева, Н.К. Зенова - М.: Изд-во МГУ, 1989. 336 с.
12. Денисова Т.В., Колесников С.И. Влияние СВЧ-изучения на ферментативную активность и численность микроорганизмов почв Юга России // Почвоведение. 2009. № 4. С. 479-483.
13. Денисова Т.В., Казеев К.Ш., Колесников С.И., Вальков В.Ф. Изменение ферментативной активности и фитотоксических свойств почв Юга России под влиянием СВЧ-излучения // Агрохимия. 2011. № 6. С. 49-54.
14. Киреева Н.А., Новоселова Е.И., Хазиев Ф.Х. Активность карбогидраз в нефтезагрязненных почвах // Почвоведение. 1998. № 12. С. 1444-1448.
15. Егоров Н.С. Основы учения об антибиотиках. 6-е изд. - М.: «Наука», 2004., - 528 с.
16. Колесников С.И., Жаркова М.Г., Казеев К.Ш., Вальков В.Ф. Моделирование загрязнения чернозема свинцом с целью установления экологически безопасной концентрации // Экология и промышленность России. 2009. № 8 (август). С. 3436.
17. Колесников С.И, Казеев К.Ш., Вальков В.Ф. Экологическое состояние и функции почв в условиях химического загрязнения. Ростов н/Д: Изд-во Ростиздат, 2006. 385 с.
18. Ауэзов О.Н., Алиева P.M., Недовадиева Т.П., Петрова Т. А. Микробиологическое изучение нефтезагрязненных почв Прикаспийской низменности. /Изв. АН Каз. ССР. Сер. биол. -1990. № 6. - С. 54-58.
19. Мирчинк Т.Г. Почвенная микология. М.: Изд-во МГУ, 1988. 220 с.
