CC BY
9
ISSN 1026-2237 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. NATURAL SCIENCE. 2023. No. 4
БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ BIOLOGICAL SCIENCES
Научная статья УДК 631.46; 57.044
doi: 10.18522/1026-2237-2023-4-156-163
ВЛИЯНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ТАЛЛИЕМ НА АКТИВНОСТЬ ФЕРМЕНТОВ ЦИКЛОВ УГЛЕРОДА, АЗОТА И ФОСФОРА В ПОЧВАХ РАЗНОЙ БУФЕРНОСТИ
Н.А. Евстегнеева1 С.И. Колесников2, Т.В. Минникова3, А.Н. Тимошенко4,
H.И. Цепина5, К.Ш. Казеев6
I,2, з, 4,5, б Южный федеральный университет, Ростов-на-Дону, Россия
1 natalja. evstegneewa@yandex.ruя
2 kolesnikov@sfedu.ru
3 tminnikova@sfedu.ru
4 aly9215@mail.ru
5 cepinanatalia@yandex.ru
6 kamil_kazeev@mail.ru
Аннотация. Исследовано влияние загрязнения таллием на активность ферментов циклов углерода, азота и фосфора в черноземе обыкновенном, бурой лесной почве и серопесках. Таллий вносили в почву в виде оксида (Tl2O3) и раствора нитрата таллия (Tl(NO3)3) в 0,5; 1; 3; 10; 30 условно допустимых концентрациях. Инкубацию проводили в течение 10 сут. В результате исследования установлено, что загрязнение исследуемых почв соединениями таллия приводит к снижению активности ферментов, участвующих в циклах углерода, азота и фосфора. Изменение активности ферментов зависит от химической формы (оксид или нитрат) таллия и концентрации элемента в почве. Наибольшей чувствительностью к загрязнению соединениями таллия обладает активность фосфатазы. Наибольшую устойчивость к загрязнению проявил чернозем обыкновенный, наименьшую - серопески.
Ключевые слова: тяжелые металлы, чернозем обыкновенный, бурая лесная почва, серопески, инвер-таза, фосфатаза, уреаза, биотестирование, устойчивость
Для цитирования: Евстегнеева Н.А., Колесников С.И., Минникова Т.В., Тимошенко А.Н., Цепина Н.И., Казеев К.Ш. Влияние загрязнения таллием на активность ферментов циклов углерода, азота и фосфора в почвах разной буферности // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Естеств. науки. 2023. № 4. С. 156-163.
Благодарности: исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 22-24-01041 в Южном федеральном университете.
Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
© Евстегнеева Н.А., Колесников С.И., Минникова Т.В., Тимошенко А.Н., Цепина Н.И., Казеев К.Ш., 2023
ISSN 1026-2237 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. NATURAL SCIENCE. 2023. No. 4
Original article
THE EFFECT OF THALLIUM POLLUTION ON THE ACTIVITY OF ENZYMES OF CARBON, NITROGEN AND PHOSPHORUS CYCLES IN SOILS OF DIFFERENT BUFFERING
N.A. Evstegneeva1B, S.I. Kolesnikov2, T.V. Minnikova3, A.N. Timoshenko4, N.I. Tsepina5, K.Sh. Kazeev6
i, 2,3,4,5,6 Southern Federal University, Rostov-on-Don, Russia
1 natalja. evstegneewa@yandex.ruя
2 kolesnikov@sfedu.ru
3 tminnikova@sfedu.ru
4 aly9215@mail.ru
5 cepinanatalia@yandex.ru
6 kamil_kazeev@mail.ru
Abstract. The influence of thallium (Tl) pollution on the activity of enzymes of carbon, nitrogen and phosphorus cycles in ordinary chernozem, brown forest soil and seropeski was studied. Thallium was introduced into the soil in the form of oxide (Tl2O3) and a solution of thallium nitrate (Tl(NO3)3) in 0.5, 1, 3, 10, 30 conditionally permissible concentrations. Incubation was carried out for 10 days. As a result of the study, it was found that contamination of the studied soils with Tl compounds leads to a decrease in the activity of enzymes involved in the carbon, nitrogen and phosphorus cycles. The change in enzyme activity depends on the chemical form (oxide or nitrate) of Tl and the concentration of the element in the soil. Phosphatase activity has the greatest sensitivity to contamination by thallium compounds. Ordinary chernozem showed the greatest resistance to thallium contamination, and seropeski .showed the least.
Keywords: heavy metals, Haplic Chernozem, Eutric Cambisol, Eutric Arenosol, invertase, phosphatase, urease, biotesting, stability
For citation: Evstegneeva N.A., Kolesnikov S.I., Minnikova T.V., Timoshenko A.N., Tsepina N.I., Kazeev K.Sh. The Effect of Thallium Pollution on the Activity of Enzymes of Carbon, Nitrogen and Phosphorus Cycles in Soils of Different Buffering. Bulletin of Higher Educational Institutions. North Caucasus Region. Natural Science. 2023;(4):157-163. (In Russ.).
Acknowledgments: the study was supported by a grant from the Russian Science Foundation No. 22-24-01041 at the Southern Federal University.
This is an open access article distributed under the terms of Creative Commons Attribution 4.0 International License (CC-BY 4.0).
Введение
Масштабы загрязнения почв редкими химическими элементами увеличиваются с каждым годом. Одним из новых приоритетных загрязнителей окружающей среды считается таллий [1]. Согласно ряду исследований, биологическая токсичность таллия выше, чем у свинца, кадмия, ртути и мышьяка [2, 3].
При оценке экотоксичности таллия целесообразно использовать биологические показатели состояния почв, как и в случае с другими химическими загрязнителями [4, 5]. Ранее была установлена высокая экотоксичность таллия для чернозема обыкновенного по количественному содержанию почвенных бактерий, изменению активности почвенных ферментов и показателей интенсивности начального роста и развития семян [6, 7]. Оценка ферментативной активности чернозема обыкновенного при загрязнении таллием проводилась в работе [8]. Исследование по сравнительной оценке устойчивости почв разной буферности к загрязнению таллием по активности ферментов циклов углерода, азота и фосфора проведено впервые.
Цель данного исследования - оценить влияние загрязнения таллием на активность ферментов циклов углерода, азота и фосфора в почвах разной буферности.
ISSN 1026-2237 ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ РЕГИОН. ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ._2023. № 4
ISSN 1026-2237 BULLETINOFHIGHEREDUCATIONALINSTITUTIONS. NORTHCAUCASUSREGION. NATURAL SCIENCE. 2023. No. 4
Объект и методы исследования
Для модельного исследования были выбраны три типа почв разной буферности (чернозем обыкновенный, бурая лесная кислая почва, песчаные почвы черноземной зоны (серопески)), существенно различающихся по свойствам, определяющим подвижность в почве металлов и металлоидов. Это позволит установить зависимость экотоксичности таллия от свойств почв, определяющих их буферность к загрязнению тяжелыми металлами (реакция среды, гранулометрический состав, содержание органического вещества).
Чернозем обыкновенный тяжелосуглинистый по классификации World Reference Base for Soil Resources (WRB) [9] - Haplic Chernozem (Loamic) - отобран в Ботаническом саду ЮФУ, г. Ростов-на-Дону. Почва характеризуется следующими свойствами: содержание гумуса - 2,7 %, рН=7,8, гранулометрический состав - тяжелосуглинистый. Бурая лесная слабоненасыщенная почва (Eutric Cambisol [9]) отобрана в п. Никель, Майкопский район Республики Адыгеи. Содержание гумуса - 2,8 %, рН=5,8, гранулометрический состав - тяжелосуглинистый. Серопески (Eutric Arenosol [9]) отбирали в ст. Верхнекундрюченской Усть-Донецкого района Ростовской области. Почва характеризуется следующими свойствами: содержание гумуса - 1,6 %, рН=6,8, гранулометрический состав - легкосуглинистый.
Поскольку фоновое содержание таллия в почвах различное (чернозем обыкновенный -0,47 мг/кг, бурая лесная почва - 0,39 мг/кг, серопески - 0,14 мг/кг), степень загрязнения почв в модельном эксперименте выражали в условно-допустимых концентрациях (УДК): 0,5, 1, 3, 10, 30 УДК. Одна УДК принята равной трем фоновым концентрациям элемента в почве, так как для большинства тяжелых металлов негативное воздействие начинает проявляться с 3-4 фоновых концентраций элемента в почве [10, 11]. Контролем служила незагрязненная почва с фоновым содержанием элемента.
Таллий вносили в почву в виде оксида (TI2O3) и раствора нитрата таллия (Tl(NOs)s). Инкубацию загрязненной почвы в сосудах проводили в течение 10 сут при постоянных температуре (2425 °С) и влажности воздуха (30 %).
Измерение активности почвенных ферментов рекомендовано в качестве одного из самых чувствительных индикаторов состояния почвы при загрязнении окружающей среды [12]. К тому же активность почвенных ферментов в лабораторных условиях определяется быстрыми и несложными методами [13].
В данном исследовании изучали влияние загрязнения таллием на ферменты класса гидролаз (инвертаза, уреаза, фосфатаза). Гидролазы играют фундаментальную роль в круговороте почвенного углерода (C), азота (N) и фосфора (P) [14, 15]. Активность инвертазы ф-фруктофуранози-даза) определяли по количеству глюкозы при гидролизе сахарозы, колориметрически, с использованием реактива Феллинга, мг глюкозы/10 г сухой почвы/24 ч (по Ф.Х. Хазиеву (2005) [16]); уреазы (амидогидролаза) - по количеству аммиака с реактивом Несслера, при гидролизе карбамида, мг NH4+/10 г сухой почвы/24 ч (по Ф.Х. Хазиеву (2005) [16]); фосфатазы - по изменению содержания нитрофенолов с образованием органического фосфора и минеральных субстратов, мкг п-нитрофенола в 1 г почвы за 1 ч (по Tabatabai и Dick, 2002) [17].
Для оценки достоверности влияния загрязнения на исследуемые показатели был использован дисперсионный анализ. В целях удобства интерпретации результатов дисперсионного анализа по его данным рассчитана наименьшая существенная разность (НСР).
Результаты и обсуждение
В результате исследования установлено, что загрязнение исследуемых почв соединениями таллия приводит к снижению активности ферментов класса гидролаз. Изменение активности ферментов зависит от химической формы (оксид или нитрат) таллия и концентрации элемента в почве.
Активность инвертазы представлена на рис. 1. Внесение оксида таллия 0,5 УДК в чернозем обыкновенный ингибирует активность инвертазы на 14 %. При повышении концентрации от 1 до 30 УДК активность фермента снижается на 15-22 % относительно незагрязненной почвы. Внесение (0,5-3 УДК) нитрата таллия в чернозем обыкновенный не вызвало достоверного снижения фермента. Увеличение концентрации нитрата таллия до 10-30 УДК привело к ингибиро-ванию инвертазы на 22 и 60 % относительно контроля.
ISSN 1026-2237 BULLETINOFHIGHEREDUCATIONALINSTITUTIONS. NORTHCAUCASUSREGION. NATURAL SCIENCE. 2023. No. 4
Достоверное снижение активности инвертазы в бурой лесной почве зафиксировано при внесении оксида таллия (1-30 УДК) на 9-36 % ниже контрольных значений. Внесение нитрата таллия (0,5 УДК) не вызвало снижения инвертазы, значения показателя снижались, начиная с внесения 1 УДК таллия. Наибольшая токсичность зафиксирована при внесении 30 УДК таллия - на 34 % ниже контроля.
и 0.5 УДК а 1 УДК S3 УДК а 10 УДК в 30 УДК инСР 0.5
Рис. 1. Изменение активности инвертазы при загрязнении чернозема обыкновенного (Чо), бурой лесной почвы (Бл) и серопесков (Сп), % от контроля: а - оксид таллия; б - нитрат таллия / Fig.1. Change in invertase activity during contamination, % of control: a - thallium oxide; b - thallium nitrate
Оксид таллия оказывал токсическое действие на активность инвертазы в серопесках, начиная уже с 0,5 УДК, снизив показатель на 8 % относительно контроля. Увеличение концентрации оксида таллия на 1-30 УДК снизило показатель на 10-40 % соответственно.
Изменение активности уреазы в исследуемых почвах представлено на рис. 2. В черноземе обыкновенном только при 30 УДК оксида таллия установлено снижение активности уреазы на 11 % относительно контроля. Содержание нитрата таллия в дозах 0,5, 1 и 3 УДК достоверно не влияет на активность уреазы в черноземе обыкновенном. Наиболее токсичной оказалась доза 30 УДК, активность фермента снизилась на 12 % относительно контроля.
Е0.5УДК El УДК S3 УДК □ 10 УДК 030 УДК И11СР0.5
Рис. 2. Изменение активности уреазы при загрязнении чернозема обыкновенного (Чо), бурой лесной почвы (Бл) и серопесков (Сп), % от контроля: а - оксид таллия; б - нитрат таллия / Fig. 2. Change in urease activity during contamination, % of control: a - thallium oxide; b - thallium nitrate
В бурой лесной почве токсический эффект начинает проявляться после внесения 1 УДК оксида таллия, показатель снижается на 7 % относительно незагрязненного образца. Повышение концентрации оксида до 10-30 УДК приводит к снижению активности уреазы на 13-20 %. Внесение 0,5 УДК нитрата таллия привело к стимулирующему эффекту, активность уреазы бурой лесной почвы увеличилась на 13 % относительно контрольного образца. Начиная с внесения 1 УДК нитрата, зафиксировано ингибирование показателя на 11 %. Наибольший токсический эффект (52 % ниже контроля) отмечен при внесении 30 УДК нитрата.
ISSN 1026-2237 ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. СЕВЕРО-КАВКАЗСКИИ РЕГИОН. ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ._2023. № 4
ISSN 1026-2237 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. NATURAL SCIENCE. 2023. No. 4
Оксид таллия при внесении 1-30 УДК вызывает достоверное снижение активности уреазы в серопесках на 10-31 % относительно контроля. Нитрат таллия в размере 0,5-1 УДК не снижает активности уреазы, а внесение 3 УДК нитрата таллия снижает показатель на 52 % относительно контроля. Наибольшее токсическое действие зафиксировано при внесении нитрата таллия в размере 30 УДК.
Влияние загрязнения таллием на активность фосфатазы представлено на рис. 3. В черноземе обыкновенном оксид таллия при дозах от 1 до 30 УДК достоверно снижал активность фермента на 10-20 % относительно контроля. Нитрат таллия проявил токсичность уже в минимальной дозе 0,5 УДК и ингибировал активность почвы на 23 %. При повышении концентрации нитрата таллия от 1 до 30 УДК ингибирование активности фосфатазы составило 47-84 % относительно контроля.
н 0.5 УДК si УДК S3 УДК □ 10 УДК о30 УДК ИЦСР0.5
Рис. 3. Изменение активности фосфатазы при загрязнении чернозема обыкновенного (Чо), бурой лесной почвы (Бл) и серопесков (Сп), % от контроля: а - оксид таллия; б - нитрат таллия / Fig. 3. Change in phosphatase activity during contamination, % of control: a - thallium oxide; b - thallium nitrate
Внесение оксида таллия в бурую лесную почву вызвало снижение активности фосфатазы во всех исследуемых концентрациях на 40-41 %. Нитрат таллия проявил большую токсичность, внесение уже 0,5 УДК привело к снижению активности фермента на 58 % относительно контроля. Увеличение концентрации соединения от 1 до 30 УДК привело к ингибированию фосфатазы на 63-86 %.
Оксид талия примерно в равной степени снизил активность фосфатазы серопесков при внесении во всех исследуемых концентрациях на 43-46 % относительно незагрязненной почвы. Внесение нитрата таллия в размере 0,5-1 УДК снизило активность фермента на 56-63 % относительно контроля. 10-30 УДК нитрата таллия проявили наибольший токсический эффект, активность фосфатазы снизилась на 85-95 % относительно контроля.
Установлено, что загрязнение исследуемых почв соединениями таллия приводит к снижению активности ферментов класса гидролаз.
По-видимому, причины ингибирования ферментов после внесения таллия связаны со снижением проницаемости биологических мембран [18].
Ферментативная активность почв при их химическом загрязнении, наряду с микробиологическими свойствами, является чувствительным биологическим индикатором [19]. О чувствительности показателя судили по степени снижения его значений в вариантах с загрязнением по сравнению с контролем (таблица).
По результатам исследования обнаружено, что наибольшей чувствительностью к загрязнению соединениями таллия обладает активность фосфатазы. Ранее было показано, что фосфатаза является чувствительным показателем в случае загрязнения почв широким спектром тяжелых металлов [20, 21], а также наряду с дегидрогеназами и микробной биомассой считается маркером загрязнения почв тяжелыми металлами [22, 23].
Проведено ранжирование почвы по чувствительности к загрязнению оксидом и нитратом таллия по ферментативной активности. Полученные результаты представлены в виде следующих рядов: при загрязнении оксидом: чернозем обыкновенный (90)> серопески (75)> бурая лесная почва (73); при загрязнении нитратом: чернозем обыкновенный (75)> бурая лесная почва (64)> серопески (57). Как видно из построенных рядов, наименьшую чувствительность к загрязнению таллием проявил чернозем обыкновенный. Вероятно, тяжелый гранулометрический состав,
ISSN 1026-2237 ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ РЕГИОН. ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ._2023. № 4
ISSN 1026-2237 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. NATURAL SCIENCE. 2023. No. 4
нейтральная реакция среды (рН 7,8) и высокое содержание гумуса (2,7 %) обусловили меньшую подвижность таллия в черноземе обыкновенном. Более сильная чувствительность бурой лесной почвы к загрязнению соединениями таллия вызвана кислой реакцией среды (рН 5,8). А низкое содержание гумуса (1,6 %) и легкий гранулометрический состав серопесков обусловили их высокую чувствительность к загрязнению.
Степень снижения ферментативной активности по чувствительности к загрязнению оксидом и нитратом таллия, % от контроля / The degree of decrease in enzymatic activity in sensitivity to contamination by oxide and nitrate thallium, % of control
Фермент Чернозем обыкновенный Бурая лесная почва Серопески
Оксид Нитрат Оксид Нитрат Оксид Нитрат
Инвертаза 83 82 81 83 80 82
Уреаза 100 95 85 77 90 63
Фосфатаза 87 47 54 31 56 27
Заключение
Установлено, что загрязнение исследуемых почв соединениями таллия приводит к снижению активности исследованных ферментов. Изменение активности ферментов зависит от химической формы (оксид или нитрат) таллия и концентрации элемента в почве. Наибольшей чувствительностью к загрязнению соединениями таллия обладает активность фосфатазы. Наибольшую устойчивость к загрязнению таллием проявил чернозем обыкновенный, наименьшую - серопески. Это определяется эколого-генетическими свойствами исследованных почв, обусловливающими степень буферности к загрязнению таллием (реакция среды, гранулометрический состав, содержание органического вещества). Результаты исследования целесообразно использовать при биодиагностике состояния почв разной буферности, загрязненных таллием.
Список источников
1. Касимов Н.С., Власов Д.В. Технофильность химических элементов в начале XXI в. // Вестн. Московского ун-та. Серия 5: География. 2012. № 1. С. 15-22.
2. Wang Y., Zhou Y., Wei X., Chen Y., Beiyuan J., She J., Wang L., Liu J., Liu Y., Wang J. Effects of thallium exposure on intestinal microbial community and organ functions in zebrafish (Danio rerio) // Elementa: Science of the Anthropocene. 2021. Vol. 9. P. 00092. https://doi.org10.1525/elementa.2021.00092.
3. 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 Pollution. 2022. Vol. 233. P. 18, https://doi.org/10.1007/s11270-021-05496-3.
4. Kolesnikov S.I., Tsepina N.I., Sudina L., Minnikova T.V., Kazeev K.S., Akimenko Y.V. Silver ecotoxicity estimation by the soil state biological indicators // Applied and Environmental Soil Science. 2020. Vol. 2020. P. 19. https://doi.org/10.1155/2020/1207210.
5. Yang C., Chen Y., Li C., Chang X., Xie C. Distribution of natural and anthropogenic thallium in the soils in an industrial pyrite slag disposing area // Science of The Total Environment. 2005. Vol. 341(1-3). P. 159-172. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2004.09.024.
6. Kolesnikov S., Minnikova T., Tsepina N., Evstegneeva N., Timoshenko A. Assessment of the Ecotoxicity of Ag, Bi, Te and Tl According to the Biological Indicators of Haplic Chernozem // Applied Sciences. 2022. Vol. 12(24). P. 12854. https://doi.org/10.3390/app122412854.
7. Тимошенко А.Н., Колесников С.И., Евстегнеева Н.А., Минникова Т.В., Цепина Н.И., Казеев К.Ш. Влияние загрязнения чернозема обыкновенного Ag, Bi, Te, Tl на прорастание и интенсивность начального роста озимой пшеницы // Агрохим. вестн. 2022. № 6. С. 83-89. https://doi.org/10.24412/1029-2551-2022-6-016.
8. Minnikova T., Kolesnikov S., Evstegneeva N., Timoshenko A., Tsepina N. Estimation of the Enzymatic Activity of Haplic Chernozem under Contamination with Oxides and Nitrates of Ag, Bi, Te and Tl // Agronomy. 2022. Vol. 12(9). P. 2183. https://doi.org/10.3390/agronomy12092183.
9. World Reference Base for Soil Resources. International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps. 4th ed. Vienna, Austria, 2022. 236 р.
10. Колесников С.И., Казеев К.Ш., Вальков В. Ф. Экологические функции почв и влияние на них загрязнения тяжелыми металлами // Почвоведение. 2002. № 12. 1509-1514.
11. Колесников С.И., Спивакова Н.А., Казеев К.Ш. Влияние модельного загрязнения Cr, Cu, Ni, Pb на биологические свойства почв сухих степей и полупустынь юга России // Почвоведение. 2011. № 9. С. 1094-1101.
12. Wahsha M., Nadimi-Goki M., Fornasier F., Al-Jawasreh R., Hussein E. I., Bini C. Microbial enzymes as an early warning management tool for monitoring mining site soil // Catena. 2017. Vol. 148. P. 40-45. https://doi.org/10.1016/j.catena.2016.02.021.
ISSN 1026-2237 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. NATURAL SCIENCE. 2023. No. 4
13. Lee S.H., Kim E.Y., Hyun S., Kim J.G. Metal availability in heavy metal-contaminated open burning and open detonation soil: assessment using soil enzymes, earthworms, and chemical extractions // J. of Hazardous Materials. 2009. Vol. 170, № 1. P. 382-388. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2009.04.088.
14.Хазиев Ф.Х. Функциональная роль ферментов в почвенных процессах // Вестн. Академии наук Республики Башкортостан. 2015. Т. 20, № 2 (78). С. 14-24.
15. Yang J., Yang F., Yang Y., Xing G., Deng C., Shen Y., Luo L., Li B., Yuan H. A proposal of "core enzyme" bioindicator in long-term Pb-Zn ore pollution areas based on topsoil property analysis // Environmental Pollution. 2016. Vol. 213. P. 760-769. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2016.03.030.
16.Хазиев Ф.Х. Методы почвенной энзимологии. М.: Наука, 2005. 252 с.
17. Tabatabai M.A., Dick W.A. Enzymes in soil: research and developments in measuring activities // Enzymes in the environment: Activity, ecology, and applications. N.Y.: Marcel Dekker, 2002. P. 567-596.
18.Mazur R., Sadowska M., Kowalewska L., Abratowska A., Kalaji H.M., Mostowska A., Garstka M., Kras-nodqbska-Ostrqga B. Overlapping toxic effect of long-term thallium exposure on white mustard (Sinapis alba L.) photosynthetic activity // BMC Plant Biol. 2016. Vol. 16. P. 191. https://doi.org/10.1186/s12870-016-0883-4.
19. Терехова В.А. Биотестирование экотоксичности почв при химическом загрязнении: современные подходы к интеграции для оценки экологического состояния (обзор) // Почвоведение. 2022. № 5. С. 586599. https://doi.org/10.1134/S106422932205009X.
20. Gong W.-J., Niu Z.-F., WangX.-R., Zhao H.-P. How the Soil Microbial Communities and Activities Respond to Long-Term Heavy Metal Contamination in Electroplating Contaminated Site // Microorganisms. 2021. Vol. 9, № 2. P. 362. https://doi.org/10.3390/microorganisms9020362.
21. Tyler G. Heavy metal pollution, phosphatase activity, and mineralization of organic phosphorus in forest soils // Soil Biol. Biochem. 1976. Vol. 8. P. 327-332.
22. Vaidya B.P., Hagmann D.F., Balacco J., Passchier S., Krumins J.A., Goodey N.M. Plants mitigate restrictions to phosphatase activity in metal contaminated soils // Environmental Pollution. 2020. Vol. 265. P. 114801. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2020.114801.
23. Pan J., Yu L. Effects of Cd or/and Pb on soil enzyme activities and microbial community structure // Ecological Engineering. 2011. Vol. 37. P. 1889-1894. https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2011.07.002.
References
1. Kasimov N.S., Vlasov D.V. Technophility of chemical elements in the beginning of the 21st century. Vestn. Moskovskogo un-ta. Seriya 5: Geografiya = Moscow University Bulletin. Series 5, Geography. 2012;(1):15-22. (In Russ.).
2. Wang Y., Zhou Y., Wei X., Chen Y., Beiyuan J., She J., Wang L., Liu J., Liu Y., Wang J. Effects of thallium exposure on intestinal microbial community and organ functions in zebrafish (Danio rerio). Elementa: Science of the Anthropocene. 2021;9:00092, https://doi.org10.1525/elementa.2021.00092.
3. 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 Pollution. 2022;233:18, https://doi.org/10.1007/s11270-021-05496-3.
4. Kolesnikov S.I., Tsepina N.I., Sudina L., Minnikova T.V., Kazeev K.S., Akimenko Y.V. Silver ecotoxicity estimation by the soil state biological indicators. Applied and Environmental Soil Science. 2020;2020:1-9, https://doi.org/10.1155/2020/1207210.
5. Yang C., Chen Y., Li C., Chang X., Xie C. Distribution of natural and anthropogenic thallium in the soils in an industrial pyrite slag disposing area. Science of the Total Environment. 2005;341(1-3):159-172, https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2004.09.024.
6. Kolesnikov S., Minnikova T., Tsepina N., Evstegneeva N., Timoshenko A. Assessment of the Ecotoxicity of Ag, Bi, Te and Tl According to the Biological Indicators of Haplic Chernozem. Applied Sciences. 2022;12(24):12854, https://doi.org/10.3390/app122412854.
7. Timoshenko A.N., Kolesnikov S.I., Evstegneeva N.A., Minnikova T.V., Tsepina N.I., Kazeev K.Sh. Influence of common chernozem pollution with Ag, Bi, Te, Tl on germination and initial growth of winter wheat. Agrokhim. vestn. = AgrochemicalHerald. 2022;(6):83-89, https://doi.org/10.24412/1029-2551-2022-6-016. (In Russ.).
8. Minnikova T., Kolesnikov S., Evstegneeva N., Timoshenko A., Tsepina N. Estimation of the Enzymatic Activity of Haplic Chernozem under Contamination with Oxides and Nitrates of Ag, Bi, Te and Tl. Agronomy. 2022;12(9):2183, https://doi.org/10.3390/agronomy12092183.
9. World Reference Base for Soil Resources. International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps. 4th ed. Vienna, Austria, 2022. 236 p.
10. Kolesnikov S.I., Kazeev K.Sh., Valkov V.F. Ecological functions of soils and the effect of contamination with heavy metals. Pochvovedenie = Eurasian Soil Science. 2002;(12):1509-1514. (In Russ.).
11. Kolesnikov S.I., Spivakova N.A., Kazeev K.Sh. The effect of model soil contamination with Cr, Cu, Ni, and Pb on the biological properties of soils in the dry steppe and semidesert regions of Southern Russia. Pochvovedenie = Eurasian Soil Science. 2011;(9):1094-1101. (In Russ.).
ISSN 1026-2237 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. NATURAL SCIENCE. 2023. No. 4
12. Wahsha M., Nadimi-Goki M., Fornasier F., Al-Jawasreh R., Hussein E. I., Bini C. Microbial enzymes as an early warning management tool for monitoring mining site soil. Catena. 2017;148:40-45, https://doi.Org/10.1016/j.catena.2016.02.021.
13. Lee S.H., Kim E.Y., Hyun S., Kim J.G. Metal availability in heavy metal-contaminated open burning and open detonation soil: assessment using soil enzymes, earthworms, and chemical extractions. Journal of Hazardous Materials. 2009;170(1):382-388, https://doi.org/10.1016/jjhazmat.2009.04.088.
14. Khaziev F.Kh. Functional role of enzymes in soil processes. Vestnik Akademii nauk Respubliki Bashkortostan = The Herald of the Academy of Sciences of the Republic of Bashkortostan. 2015;20(2):14-24. (In Russ.).
15. Yang J., Yang F., Yang Y., Xing G., Deng C., Shen Y., Luo L., Li B., Yuan H. A proposal of "core enzyme" bioindicator in long-term Pb-Zn ore pollution areas based on topsoil property analysis. Environmental Pollution. 2016;213:760-769, https://doi.org/10.1016/j.envpol.2016.03.030.
16. Khaziev F.Kh. Methods of soil enzymology. Moscow: Nauka Publ.; 2005. 252 p. (In Russ.).
17. Tabatabai M.A., Dick W.A. Enzymes in soil: research and developments in measuring activities. Enzymes in the environment: Activity, ecology, and applications. New York: Marcel Dekker Publ.; 2002:567-596.
18. Mazur R., Sadowska M., Kowalewska L., Abratowska A., Kalaji H.M., Mostowska A., Garstka M., Kras-nod^bska-Ostr^ga B. Overlapping toxic effect of long-term thallium exposure on white mustard (Sinapis alba L.) photosynthetic activity. BMC Plant Biol. 2016;16:191, https://doi.org/10.1186/s12870-016-0883-4.
19. Terekhova V.A. Biotesting of soil ecotoxicity in case of chemical contamination: modern approaches to integration for environmental assessment (a review). Eurasian Soil Science. 2022;55(5):601-612, https://doi.org/10.1134/S106422932205009X.
20. Gong W.-J., Niu Z.-F., Wang X.-R., Zhao H.-P. How the Soil Microbial Communities and Activities Respond to Long-Term Heavy Metal Contamination in Electroplating Contaminated Site. Microorganisms. 2021;9(2):362, https://doi.org/10.3390/microorganisms9020362.
21. Tyler G. Heavy metal pollution, phosphatase activity, and mineralization of organic phosphorus in forest soils. Soil Biol. Biochem. 1976;8:327-332.
22. Vaidya B.P., Hagmann D.F., Balacco J., Passchier S., Krumins J.A., Goodey N.M. Plants mitigate restrictions to phosphatase activity in metal contaminated soils. Environmental Pollution. 2020;265:114801, https://doi.org/10.1016/j .envpol.2020.114801.
23. Pan J., Yu L. Effects of Cd or/and Pb on soil enzyme activities and microbial community structure. Ecological Engineering. 2011;37:1889-1894, https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2011.07.002.
Информация об авторах
Наталья Андреевна Евстегнеева - аспирант, кафедра экологии и природопользования, 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, старший научный сотрудник, Академия биологии и биотехнологии им. Д.И. Ивановского.
Камиль Шагидуллович Казеев - доктор географических наук, директор Академии биологии и биотехнологии им. Д.И. Ивановского.
Information about the authors
Natalia A. Evstegneeva - Postgraduate Student, Department of Ecology and Nature Management, 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), Senior Researcher, Academy of Biology and Biotechnologies. Kamil Sh. Kazeev - Doctor of Science (Geography), Director of the Academy of Biology and Biotechnologies.
Статья поступила в редакцию 10.07.2023; одобрена после рецензирования 01.08.2023; принята к публикации 30.10.2023. The article was submitted 10.07.2023; approved after reviewing 01.08.2023; accepted for publication 30.10.2023.
