Целлюлозолитическая активность почв, содержащих каменный уголь, в Октябрьском районе г. Иркутска

Аннотация

В данной работе представлены результаты исследований целлюлозолитической активности (ЦА) почв, содержащих каменный уголь. Исследования ЦА почв основывались на применении аппликационного метода «cotton strip assay». Взаимодействие каменного угля с исследуемыми почвами в течение многих лет привело к их обогащению углеродом, серой и фосфором, а также к повышенным содержаниям цинка, хрома, меди и свинца в почвах. Рассматриваемые почвы характеризуются высокими средними валовыми концентрациями C(общ.) (25-30%), S(общ.) (4860-5730 мг/кг), превышающими предельно-допустимую концентрацию (ПДК) (160 мг/кг) в 30-36 раз для серы, а также P (2766-3045 мг/кг), превосходящими его фоновую концентрацию в 1,4-1,5 раза. Выявлены превышения ПДК для средних валовых концентраций токсичных элементов от 1,7-1,8 раза для хрома до 4,6–5,1 раза для цинка. Кроме этого, в исследуемых почвах установлены высокие средние валовые концентрации мышьяка (12-13 мг/кг), превосходящие его ПДК в 6,0-6,5 раза. Несмотря на высокую степень загрязнения S(общ.), Cr, Cu, Zn, As и Pb, исследуемые почвы характеризуются высокими значениями ЦА. Развитию и активной деятельности микроорганизмов, разрушающих целлюлозу (целлюлозолитиков), способствуют значения pH исследуемых почв (6,4-6,6), соответствующие слабокислой среде, обогащение почв углеродом и фосфором, а также климатические условия.

Ключевые слова

Целлюлозолитическая активность, почвы, каменный уголь, гранулометрический состав, суммарный показатель загрязнения.

Список литературы

1. Фасхутдинова Е.Р., Осинцева М.А., Неверова О.А. Перспективы использования микробиома почв угольных отвалов с целью ремедиации антропогенно нарушенных экосистем // Техника и технология пищевых производств. 2021. Т. 51, № 4. С. 883-904. https://doi.org/10.21603/2074-9414-2021-4-883-904. Faskhutdinova E.R., Osintseva M.A., Neverova O.A. Prospects of using soil microbiome of mine tips for remediation of anthropogenically disturbed ecosystems. Tehnika i tehnologiya pishchevykh proizvodstv. 2021;51(4):883-904. (In Russ.). https://doi.org/10.21603/2074-9414-2021-4-883-904.
2. Raghunandan K., Kumar A., Kumar S., Permaul K., Singh S. Production of gellan gum, an exopolysaccharide, from biodiesel-derived waste glycerol by Sphingomonas spp. Biotech. 2018;8(1):71. https://doi.org/10.1007/s13205-018-1096-3.
3. Zijing Lu, Hengshuang Wang, Zhixiang Wang, Jiazhi Liu, Yinta Li, Ling Xia, Shaoxian Song. Critical steps in the restoration of coal mine soils: Microbial-accelerated soil reconstruction. Journal of Environmental Management. 2024;(368). https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2024.122200.
4. Смирнова И.Э., Саданов А.К. Целлюлолитические бактерии, перспективные для создания биоудобрения под кормобобовые культуры // Научное обозрение. Биологические науки. 2021. № 1. С. 22-26. DOI: 10.17513/srbs.1220. Smirnova I.E., Sadanov A.K. Cellulolytic bacteria promising for creating biofertilizers for forage legumes crops. Nauchnoe obozrenie. Biologicheskie nauki. 2021;(1):22-26. (In Russ.). DOI: 10.17513/srbs.1220.
5. Авдеева Л.В., Осадчая А.И., Хархота М.А. Целлюлозная активность бактерий рода Bacillus // Microbiology&Biotechnology. 2011. № 2. С. 65–72. DOI: 10.18524/2307-4663.2011.2(14).92777. Avdeeva L.V., Osadchaya A.I., Kharkhota M.A. Cellolytic activity of bacteria of genus Bacillus. Microbiology&Biotechnology. 2011;(2):65-72. (In Russ.). DOI: 10.18524/2307-4663.2011.2(14).92777.
6. Гаврилова В.И., Герасимова М.И. Целлюлозолитическая активность почв: методы измерения, факторы и эколого-географическая изменчивость // Вестник Моск. Университета. Сер. 17. Почвоведение. 2019. № 1. С. 23-27. Gavrilova V.I., Gerasimova M.I. Cellulosolytic activity of soils: methods of measuring, factors, and geographic variability. Vestnik Moskovskogo universiteta. Seriya 17. Pochvovedenie. 2019;(1):23-27. (In Russ.).
7. Джанаев З.Г. Агрохимия и биология почв юга России. М.: Изд-во МГУ, 2008. 528 c.
8. Звягинцев Д.Г. Методы почвенной микробиологии и биохимии. М.: Изд-во МГУ, 1991. 304 с.
9. Баландина А.В., Еремченко О.З. Микробная ремедиация нефтезагрязненных агродерново-карбонатных почв и техногенных поверхностных образований в подзоне южной тайги. Пермь: Перм. гос. фарм. акад.; Перм. гос. нац. исслед. ун-т., 2016. 100 с.
10. Пряженникова О.Е. Целлюлозолитическая активность почв в условиях городской среды // Вестник КемГУ. 2011. № 3(47). С. 10-14. Pryazhennikova O.E. Cellulolytic activity of soils in the conditions of city medium. Vestnik Kemerovskogo gosudarstvennogo universiteta. 2011;3(47):10-14. (In Russ.).
11. Ананьева Ю.С., Шпис Т.Э. Влияние загрязнения свинцом на биологические свойства чернозема выщелоченного // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2010. № 10(72). С. 29-32. Ananyeva Yu.S., Shpis T.E. Effects of lead pollution on biological properties of the leached black soil. Vestnik Altajskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2010;(10):29–32. (In Russ.).
12. Штельмах С.И. Целлюлозолитическая активность почв, загрязненных токсичными элементами, в Октябрьском районе г. Иркутска // Исследования. Инновации. Практика. 2024. Ч. 1. № 13. С. 41-44. https://doi.org/10.18411/iip-12-2024-09. Shtel’makh S.I. Cellulose decomposing capacity of soils contaminated with toxic elements in the Oktyabrsky district of the city of Irkutsk. Issledovaniya. Innovatsii. Praktika. 2024;1(13):41-44. (In Russ.). https://doi.org/10.18411/iip-12-2024-09.
13. Шарапова А.В., Семенков И.Н., Кречетов П.П., Леднев С.А., Королева Т.В. Влияние керосина на целлюлозолитическую активность дерново-подзолистой и песчаной пустынной почв (лабораторный эксперимент) // Почвоведение. 2022. № 2. С. 244-251. DOI: 10.31851/S0032180X22020113. Sharapova A.V., Semenkov I.N., Krechetov P.P., Lednev S.A., Koroleva T.V. Influence of kerosene pollution on cellulolytic activity of albic retisols and arenosols (laboratory experiment). Pochvovedenie. 2022;(2):244-251. (In Russ.). DOI: 10.31851/S0032180X22020113.
14. Щур А.В., Виноградов Д.В., Валько В.П. Целлюлозолитическая активность почв при различных уровнях агротехнического воздействия // Вестник КрасГАУ. 2015. № 7. С. 45-49. Shchur A.V., Vinogradov D.V., Valko V.P. The soil cellulolytic activity in various levels of agrotechnical influence. Vestnik Krasnoyarskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2015;(7):45-49. (In Russ.).
15. Ezeokoli O.T., Bezuidenhout K.K., Maboeta M.S., Hasa D.P., Adeleke R.A. Structural and functional differentiation of bacterial communities in post-coal mining reclamation soils of South Africa: bioindicators of soil ecosystem restoration. Scientific Reports. 2020;10(1). https://doi.org/10.1038/s41598-020-58576-5.
16. Ломтадзе В.Д. Физико-механические свойства горных пород. Методы лабораторных исследований. Л.: Недра, 1990. 328 с.
17. Качинский Н.А. Физика почв. Ч. 1. М.: Высшая школа, 1965. 323 с.
18. Service Manual, S8 TIGER XRF Spectrometer, Bruker AXS, Berlin 2007. 700 p.
19. Ревенко А.Г. Рентгеноспектральный флуоресцентный анализ природных материалов. Новосибирск: ВО «Наука», Сиб. издательская фирма, 1994. 264 c.
20. Ревенко А.Г., Пашкова Г.В. Применение рентгенофлуоресцентного метода анализа для исследования состава угля и золы // Аналитика. 2022. Т. 12. № 6. С. 410-419. Revenko A.G., Pashkova G.V. Application of X-ray fluorescent method to study the composition of coal and ash. Analitika. 2022;12(6):410-419. (In Russ.).
21. Ketris M.P., Yudovich Y.E. Estimations of Clarkes for Carbonaceous biolithes: World averages for trace element contents in black shales and coals. International Journal of Coal Geology. 2009;78(2):135-148. DOI: 10.1016/j.coal.2009.01.002.
22. Изучение распределения макро– и микроэлементов в отходах обогащения углей Кузнецкого угольного бассейна / Н.В. Журавлева, Р.Р. Потокина, З.Р. Исмагилов и др. // Химия в интересах устойчивого развития. 2016. Т. 24. № 6. С. 761-767. Zhuravleva N.V., Potokina R.R., Ismagilov Z.R., Nagaytseva N.V. Research into the distribution of macro- and microelements in coal enrichment waste from the Kuznetsk coal basin. Himiya v interesakh ustoychivogo razvitiya. 2016;24(6):761-767. (In Russ.).
23. Загрязнение почв урбанизированных территорий Байкальского региона / И.А. Белозерцева, И.Б. Воробьева, А.А. Сороковой и др. // Почвоведение. 2022. № 1. С. 119-132. Belozertseva I.A., Vorobyeva I.B., Sorokovoy A.A., Lopatina D.N. Soil pollution of urbanized centers of Baikal Region (Irkutsk, Ulan-Ude, Ulaanbaatar Cities). Pochvovedenie. 2022;(1):119-132. (In Russ.).
24. Порядин А.Ф., Хованский А.Д. Оценка и регулирование качества окружающей природной среды. М.: Издательский дом «Прибой», 1996. 350 с.
25. Домась А.С., Рахуба М.Г., Колядич М.А. Целлюлозолитическая способность почв некоторых рекреационных территорий г. Бреста / Материалы конференции. Актуальные вопросы устойчивого природопользования: научно-методическое обеспечение и практическое решение. 2022. С. 73-76.