Научный журнал
Научное обозрение. Биологические науки
ISSN 2500-3399
ПИ №ФС77-57454

ИЗМЕНЕНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЧВ ПОД ВЛИЯНИЕМ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

Жобборов Б.Т. 1
1 Национальный университет Узбекистана им. Мирзо Улугбека
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 «Ангренская ТЭС», АО «Ново-Ангренская теплоэлектростанция» в городе Ангрен, нефтяной базы Ангрена, АО «Алмалыкский горно-металлургический комбинат» в городе Алмалык и АО «Аммофос-Максам». Для определения микрофлоры (числа колоний) почв в лабораторных условиях использовали методы Е.З. Теппера и О.А. Некрасовой. Наряду с полезными микроорганизмами в данных образцах обнаружены и патогенные микроорганизмы. По результатам, полученным в обозначенных точках для отбора проб почв, установлено наличие таких почвенных организмов, как Fusarium, Alternaria, Aspergillus, Mucor, Penicillium, Verticillium Azotobacter Bacillus, представителей родов Xanthomonaskabibacterium. Изменение биологических свойств в образцах почв и снижение численности микроорганизмов по сравнению с другими отраслями промышленности наблюдались в образцах, взятых вокруг АО «Алмалыкский горно-металлургический комбинат», Ангрена и Ново-Ангренской ТЭС. Это объяснялось увеличением количества вредных соединений, попадающих в почву в результате многолетней деятельности вышеназванных отраслей промышленности.
горно-металлургический комбинат
теплоэлектрическая станция
почва
микроорганизм
загрязняющие вещества
тяжелые металлы
промышленность
техногенное загрязнение
1. Ayangbenro A.S., Babalola O.O. A New Strategy for Heavy Metal Polluted Environments: A Review of Microbial Biosorbents. International journal of Environmental Research and public health. 2017. P. 1-16.
2. Diaconua M., Pavela L.V., Hlihora R.M., Roscaa M., Fertua D.I., Lenzd M., Corvinid P.X., Gavrilescua M. Characterization of heavy metal toxicity in some plants and microorganisms – A preliminary approach environmental bioremediation. New BIOTECHNOLOGY. 2020. V. 56. P. 130-139.
3. Anna K.J., Zofia P.S. The Effect of Heavy Metals on Microbial Communities in Industrial Soil in the Area of PiekaryŚląskie and Bukowno (Poland). Microbiological Research. 2022. V. 13(3). P. 626-642.
4. Dixit R., Malaviya D., Pandiyan K., Singh U. B., Sahu A., Shukla R., Singh B.P., Rai J.P., Sharma P.K., Lade H., Paul D. Bioremediation of Heavy Metals from Soil and Aquatic Environment: An Overview of Principles and Criteria of Fundamental Processes. Sustainability 2015. V. 7. P. 2189-2212.
5. Kang Ch.H., So J.S. Heavy metal and antibiotic resistance of ureolytic bacteria and their immobilization of heavy metals. Ecological engineering. 2016. V. 97. P. 304-312.
6. Некрасова О.А. Методы анализа органического вещества почв // Руководство к лабораторным занятиям. Е., 2008. С. 3-10.
7. Литвинов М.А. Методы изучения почвенных микроскопических грибов. М.: Наука, 1969. 123 с.

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.

missing image file

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

missing image file

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

Участок

исследования

Номер разрезов почвы

Глубина почвы в см

Сабуро

Чапека

Эшби

КАА

ГПА

Микроскопические

грибы

Микроскопические

грибы

Azotobacter

Актино- мицеты

Бактерии

Орошаемые серолуговые почвы, расположенные вокруг АО «Узбекский металлургический комбинат»

КБ-16-0,9

0-30

1х103

2х105

1х103

1х101

1х107

КБ-16-2,5

0-30

1х103

2х105

2х103

1х102

2х107

КБ-16-5

0-30

0

3х105

2х103

0

2х107

КБ-16-8

0-30

3х103

4х105

3х102

2х103

3х107

КБ-16-12

0-30

4х103

5х105

1х104

3х102

3х107

КБ-16-16

0-30

1х103

1х106

0

1х102

2х108

КБ-16-23

0-30

2х104

2х106

1х102

2х103

3х108

Фоновая почва

0-30

3х104

3х106

2х102

3х104

5х108

Орошаемые серолуговые почвы, расположенные вокруг АО

«Бекободцемент»

КБ-16-0,5

0-30

1х104

3х106

2х101

2х101

2х107

КБ-16-1,2

0-30

2х104

3х105

2х103

3х101

3х107

КБ-16-2

0-30

3х104

4х105

3х103

4х101

3х107

КБ-16-3

0-30

3х104

0

3х102

6х102

4х107

КБ-16-4,5

0-30

5х104

2х105

0

2х101

5х109

КБ-16-5,7

0-30

1х105

3х106

2х103

3х102

3х108

КБ-16-6,8

0-30

2х105

5х106

8х102

7х101

5х109

Фоновая почва

0-30

3х106

9х106

1х102

8х101

4х108

Орошаемые темно-серолуговые почвы, расположенные вокруг Ангренской теплоэлектро станции

КА-16-1,6

0-30

7х103

2х104

1х102

0

2х108

КА-16-2,5

0-30

1х103

7х104

2х102

1х103

3х108

КА-16-5

0-30

2х103

1х105

1х101

1х103

6х108

КА-16-8

0-30

0

1х105

0

3х103

8х109

КА-16-12

0-30

3х103

1х105

2х102

4х103

1х109

КА-16-16

0-30

4х103

0

6х153

9х102

6х108

КА-16-23

0-30

1х103

3х105

1х101

1х103

6х108

Фоновая почва

0-30

4х103

3х106

2х102

8х102

1х107

Орошаемые темносеролуговые почвы, расположенные вокруг Ново-Ангренской теплоэлектро станции

КА-16-1,7

0-30

0

8х104

1х103

1х102

2х109

КА-16-2,8

0-30

1х103

1х105

2х103

1х102

4х108

КА-16-5,6

0-30

3х103

1х105

1х102

2х103

7х105

КА-16-7

0-30

3х103

1х105

0

3х103

9х105

КА-16-11

0-30

4х103

2х105

2х102

4х103

1х106

КА-16-15

0-30

6х103

0

6х153

0

7х106

КА-16-24

0-30

2х104

4х105

2х103

2х102

1х107

Фоновая почва

0-30

6х104

4х106

1х102

1х103

1х108

Орошаемые темносеролуговые почвы, расположенные вокруг Ангренской нефтебазы

КА-16-0,2

0-30

7х102

2х104

1х103

0

2х105

КА-16-0,6

0-30

1х103

7х104

2х103

1х103

3х105

КА-16-1

0-30

2х103

1х105

1х103

1х103

6х105

КА-16-1,5

0-30

0

1х105

0

3х103

8х105

КА-16-2,2

0-30

3х103

1х105

2х101

4х103

1х106

КА-16-2,8

0-30

4х103

1х104

6х152

9х102

6х106

КА-16-3,5

0-30

1х104

3х104

1х103

0

6х107

Фоновая почва

0-30

4х104

7х105

2х101

8х103

1х108

Орошаемые типично-луговые почвы, расположенные вокруг АО «Алмалыкский горно-металлургический комбинат»

КО-16-0,9

0-30

1х103

6х104

0

7х103

1х105

КО-16-2,8

0-30

1х103

1х104

2х102

1х103

2х105

КО-16-6

0-30

0

1х104

8х101

0

7х105

КО-16-8

0-30

3х103

2х104

0

3х103

1х106

КО-16-11

0-30

3х103

2х104

3х104

4х103

2х106

КО-16-15

0-30

7х103

0

0

1х102

3х106

КО-16-22

0-30

2х104

1х105

2х101

2х101

1х107

Фоновая почва

0-30

5х104

3х105

1х101

1х101

1х108

Орошаемые типично-луговые почвы, расположенные вокруг АО «Аммофос-Максам»

КО-16-0,7

0-30

1х103

2х103

1х102

9х102

2х105

КО-16-1,3

0-30

1х103

5х104

2х102

1х102

4х105

КО-16-2

0-30

0

9х104

1х102

1х103

6х105

КО-16-4

0-30

1х103

1х104

2х102

3х103

9х105

КО-16-8

0-30

3х103

1х104

3х102

5х103

1х106

КО-16-12

0-30

3х103

1х104

4х152

1х101

3х106

КО-16-16

0-30

5х104

2х104

0

2х101

1х107

Фоновая почва

0-30

1х104

1х105

3х101

4х101

2х107

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.


Библиографическая ссылка

Жобборов Б.Т. ИЗМЕНЕНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЧВ ПОД ВЛИЯНИЕМ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ // Научное обозрение. Биологические науки. – 2023. – № 1. – С. 78-84;
URL: https://science-biology.ru/ru/article/view?id=1318 (дата обращения: 14.07.2024).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1,674