Сегодня экологические и биологические свойства орошаемых почв в результате разработки месторождений, выработки, переработки электроэнергии, деятельности промышленных предприятий по всему миру также оказывают влияние на микроорганизмы. В результате наблюдаются ухудшение экологического состояния почвы, а также техногенное загрязнение. Решение данной проблемы, эффективное использование земель в промышленно развитых районах, поддержание плодородия почвы, улучшение ее экологического состояния являются актуальными вопросами.

Почва считается одним из основных ресурсов для выживания человечества, потому что, удовлетворяя потребности всех живых организмов в пище, почва выполняет функцию производства питательных веществ.

Проведена большая работа по изучению свойств почв промышленных территорий. В частности, в результате анализа изученной литературы установлено, что такие тяжелые металлы, как As, Cd, Cr, Pb, Hg, влияют на численность, разнообразие и активность популяции микробов в почве, а также на их генетическую структуру. В то же время тяжелые металлы, попавшие в почву, служат ограничивающим фактором для существования микроорганизмов. Также было обнаружено, что они вызывают функциональные нарушения микроорганизмов [1]. При этом влияние тяжелых металлов на два исследуемых штамма изучали путем приготовления растворов от 90 мкг до 900 мкг. Выращивание бактерий проводили при постоянной температуре 280±20°С в течение 72 часов. Кроме того, параллельно проводили культивирование микроорганизмов на питательных средах без тяжелых металлов. Результаты показали, что в питательных средах с добавлением тяжелых металлов рост микроорганизмов был очень низким, а в растворах без тяжелых металлов наблюдался нормальный рост микроорганизмов [2]. Из этого следует, что тяжелые металлы оказывают большое влияние на развитие микроорганизмов в почвах [3].

В результате того, что стенки микробных клеток, состоящие в основном из полисахаридов, липидов и белков, поглощают ионы тяжелых металлов, было обнаружено, что здоровым популяциям микроорганизмов был нанесен серьезный ущерб из-за токсичности тяжелых металлов [4]. Также при изучении воздействия на микроорганизмы тяжелых металлов Cr, Zn и Cd, попавших в почву в результате деятельности промышленных предприятий в городе Инчеон (Корея), было обнаружено, что эти тяжелые металлы наносят ущерб их развитию, размножению и метаболизму [5].

Материалы и методы исследования

В статье представлены обобщенные данные по составу микрофлоры ( по количеству колоний) в образцах почв, взятых из 7 участков на глубине 0–30 см вокруг АО «Узбекский металлургический комбинат», АО «Бекабадцемент», АО «Ново-Ангренская теплоэлектростанция» в городе Ангрен, нефтяной базы Ангрена, АО «Алмалыкский горно-металлургический комбинат» в городе Алмалык и АО «Аммофос-Максам». Полученные образцы почв были проанализированы с использованием методов Теппера и Некрасовой для определения микрофлоры (количества колоний) в лаборатории в течение 2 часов [6]. Полученные образцы почвы разводили дистиллированной стерильной водой в соотношениях 1:10, 1:100, 1:1000, 1:10 000, 1:100 000, 1:1 000 000, 1:10 000 000.

Образцы, разбавленные в соотношении 1: 1000 и 1: 10 000, выносили на питательные среды Чапека, КДА и Сабуро, а образцы, разбавленные в соотношении 1: 100 000, выносили на питательные среды Каа и Эшби, 1:1 000 000, 1:10 000 000 пробы, разведенные в пропорциях GPA, высаживали на питательные среды.

Данные образцы были посажены на питательные среды 3 раза подряд [7]. У образцов, посаженных на питательную среду ГПА, наблюдался рост микроорганизмов до 5 дней при температуре 30±2°С, а на остальных питательных средах – при температуре 28°С до 7 дней.

Результаты исследования и их обсуждение

По результатам научных исследований изменения экологического состояния биологических свойств почв вокруг АО «Узбекский металлургический комбинат», расположенного в Бекабадском районе Ташкентской области, выявлено, что снижение биоты почв существенно влияет и на состав и жизнедеятельность почв. Загрязнение почв вокруг металлургических комбинатов токсичными веществами сказывается на целых экосистемах и здоровье человека. Учеными изучается загрязнение, обусловленное горнодобывающей деятельностью, которая влияет на многие экосистемы по всему миру с экологической точки зрения.

В частности, в Узбекистане горнодобывающая промышленность вносит свой вклад в развитие экономики Республики. Развитие горнодобывающих отраслей оказывает негативное влияние на некоторые экосистемы. Загрязнение металлами, являющимися отходами горнодобывающей промышленности, такими как мышьяк, кадмий, хром, медь, свинец, ртуть, никель и цинк, приводит к сокращению количества бактерий и грибков в почве.

Как нам известно, микроорганизмы в почве определяют ее биологические, экологические и экономические показатели, помогая повысить естественное плодородие и биоразнообразие почвы. Одной из основных функций микроорганизмов в почвенном распределении, в том числе обеспечивающих круговоротное движение веществ, служат виды микроорганизмов, которые также будут зависеть от элементов, содержащихся в почве. В результате деятельности некоторых отраслей промышленности Ташкентской области, где мы проводили исследования, было установлено, что общее количество микроорганизмов в почве разное. В частности, во время деятельности АО «Узбекский металлургический комбинат», расположенного в Бекабадском районе, выплавка металла оказала негативное влияние на среду обитания микроорганизмов и бактерий, обитающие в окружающей среде и почве, обусловленное воздействием вредных выбросов, поднимающихся в атмосферу. Было отмечено, что загрязнение почвы микроорганизмами в АО «Бекабадцемент» относительно меньше, чем на металлургическом заводе.

Рис. 1. Влияние загрязняющих веществ на микрофлору почв, распространенных вокруг Ангренской теплоэлектростанции, расположенной в Ахангаранском районе Ташкентской области

Рис. 2. Влияние на микрофлору почв, распространенных вокруг Ангренской нефтебазы

Было отмечено, что из-за распространения золошлаковых выбросов и различных видов химических соединений в окружающую среду в связи с длительной эксплуатацией Ангренской ТЭС, расположенной в Ахангаранском районе, и Ново-Ангренской ТЭС и использованием в качестве топлива угля вокруг усилилось воздействие на живущие в почве микроорганизмы (рис. 1).

В связи с распространением в окружающую среду пыли, оксидов тяжелых металлов и вредных химических соединений из дымовой трубы Ангренской ТЭС наблюдалось поражение микроорганизмов в почве. Было обнаружено, что эти рассеянные вредные соединения оказывают свое негативное влияние на микроорганизмы в почве на значительных расстояниях – от 1,6 до 12 км от объекта. На экологическое состояние орошаемых почв негативно повлияло накопление в районе полусгоревшей угольной золы с Ангренской ТЭС.

Уровень загрязнения увеличивается за счет прямого воздействия климатических факторов на изменение почвенных микробиальных сообществ Ангренской нефтебазы. В частности, остатки нефтепродуктов, попавшие на поверхность почвы, начинают оказывать воздействие на микроорганизмы, живущие в ней, при увлажнении почвы. Это приводит к ограничению условий обитания, влияет на виды микроорганизмов в почве. В результате экологическое состояние почв изменилось в негативную сторону, что привело к снижению показателей их плодородия. Микроорганизмы в почве помогают увеличить содержание гумуса в почве, превращая корни растения из органического вещества в неорганическое после окончания вегетационного периода. Схема поражения микроорганизмов, обитающих в почвах, расположенных вокруг Ангренской нефтебазы, представлена на рисунке 2.

При этом влияние климатических факторов на окружающую среду привело к уменьшению общей численности таких микроорганизмов, как Fusarium, Alternaria, Aspergillus, mucor, Penicillium, Verticillium, azotobacter, Bacillus, и Vaxanthomonas, широко распространенных в почве. Как видно из приведенного рисунка, количество микроорганизмов увеличивается по мере удаления от Ангренской нефтяной базы. Помимо этого, также видно, что степень поражения микроорганизмов значительно снижается в пределах 0,5–4,5 км.

В ходе исследования изучалась микрофлора типичных орошаемых серых почв, распространенных вокруг АО «Алмалыкский горно-металлургический комбинат» и АО «Аммофос-Максам», расположенных в городе Алмалык. Пыль, зола и оксиды тяжелых металлов, которые оба этих предприятия распространяли по территории, препятствовали росту микроорганизмов из-за их высокого содержания в почвах.

Были взяты образцы почвы для определения общей численности микроорганизмов в орошаемых темно-сероземах, расположенных вокруг АО «Узбекский металлургический комбинат», АО «Бекабадцемент», АО «Ангренская ТЭС», «Ново-Ангренская ТЭС», и орошаемых типичных сероземах, распространенных вокруг Ангренской нефтяной базы, АО «Алмалыкский горно-металлургический комбинат» и АО «Аммофос-Максам» Ташкентской области.

АО «Узбекский металлургический комбинат», АО «Бекабадцемент», «Ангренская теплоэлектростанция», «Ново-Ангренская теплоэлектростанция», «Ангренская нефтяная электростанция», «Алмалыкский горно-металлургический комбинат», АО «Аммофос-Максам», расположенных в Ташкентской области

При этом на первом разрезе КБ-16-0,9, близком к АО «Узбекский металлургический комбинат», количество микроорганизмов, относящихся к видам Fusarium, Alternaria, Aspergillus, Mucor, Penicillium, Verticillium, в лабораторных условиях было получено как 1х103 с Сабуро, 1х104 с КДА, 2х105 с Чапека, 1х105 с КАА. По полученным результатам по сравнению с первым разрезом на разрезе КБ-16-23 выявлено наличие микроорганизмов рода Fusarium, Alternaria, Aspergillus, Mucor, Penicillium, Verticillium 2x104 с Сабуро, 4x104 с КДА, 2x105 с Чапека, 2x1066 КХБ с KAA. Из этого видно, что по мере увеличения расстояния влияние промышленного сектора на количество микроорганизмов в почве уменьшалось. Установлено, что в 23 км от промышленной сети количество микроорганизмов увеличилось в 3 раза по сравнению с 900 м от металлургического комбината Узбекистана.

Также было обнаружено, что микроорганизмы, относящиеся к роду Azotobacter, содержащиеся в почве, при выращивании на питательных средах Эшби имели размер 1х106 КХБ в образцах почвы, взятых в ядре в 900 м от комбината, и 1х107 КХБ – в 23 км от комбината.

Наблюдалось разное влияние промышленных отраслей на микроорганизмы, непосредственно присутствующие в почве. Установлено, что численность микроорганизмов, обитающих в серо-луговых почвах вокруг территории АО «Бекабадцемент» и металлургического комбината Узбекистана, различается. По полученным результатам установлен рост микроорганизмов, относящихся к родам Fusarium, Alternaria, Aspergillus, Mucor, Penicillium, Verticillium, с 1х104 на питательной среде Сабуро, 2х104 на питательной среде КДА, 3х105 на питательной среде Чапека и до 2х105 КХБ на питательной среде КАА. Также установлено, что бактерии из рода Azotobacter имеют 2х106 КХБ в 0,5 км, а в образце, выращенном на питательной среде ГПА, количество бактериальных колоний равно 2х107 КХБ.

Заключение

По результатам, полученным в точках отбора проб почвы вокруг 7 объектов промышленности, расположенных в Ташкентской области, было определено изменение биологических свойств почвы вокруг АО «Алмалыкский горно-металлургический комбинат», Ангрен и Ново-Ангренской ТЭС. На этих объектах наблюдалось снижение численности микроорганизмов по сравнению с другими предприятиями.