Изучение микробиологических факторов ремедиации мерзлотных почв

ИЗУЧЕНИЕ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ РЕМЕДИАЦИИ МЕРЗЛОТНЫХ ПОЧВ

© Ерофеевская Л.А.*

Институт проблем нефти и газа Сибирского отделения Российской академии наук, г. Якутск

Изучен пейзаж микроорганизмов, населяющих нефтезагрязненные мерзлотные почвы Якутии. Выявлена доминирующая микрофлора, адаптированная к техногенному нарушению. С целью сокращения сроков восстановления почвенного плодородия на аварийных объектах нефтегазового комплекса рекомендована интродукция консорциума штаммов спорообразующих бактерий рода Bacillus, способных развиваться при пониженных температурах, активно разрушать нефтяную плёнку в почве и лизировать фитопатогены.

Якутия отличается от других регионов России не только погодными условиями, но и своеобразием ландшафта. Почти вся континентальная территория республики представляет собой зону сплошной многовековой мерзлоты. В силу этого обстоятельства трансформация нефтезагрязнений в мерзлотных почвах идет по горизонтальному типу и не всегда во время диагностируется. В результате углеводороды нефти действуют токсически на биологические объекты в течение длительного времени. В почвах нарушается водный и воздушный режимы. Снижается нитрифицирующая активность и основная часть азота выступает в аммонийной форме [1]. Всё это приводит к нарушению почвенного гомеостаза и развитию токсикоза и дисбактериоза почвогрунтов. И как следствие, происходит угнетение роста зелёной и корневой частей растений, страдают репродуктивные органы, нарушаются функции фотосинтеза и дыхания, что приводит к гибели растительного покрова.

С целью, разработки технологии повышения плодородия мерзлотных почв проведены лабораторно-полевые исследования условно-чистых и неф-тезагрязненных почв аварийных объектов нефтегазового комплекса Якутии.

Микробиологический анализ, включал в себя определение четырёх основных физиологических групп микроорганизмов, участвующих в процессах повышения плодородия и очистки почвогрунтов от нефтяных загрязнений: гетеротрофные бактерии, растущие на мясопептонном агаре (МПА); микро-мицеты (грибки) - на среде Чапека-Докса; олигонитрофильная микрофлора -на среде Эшби; углеводородокисляющие микроорганизмы (УОМ) - на минеральной среде Мюнца.

Групповой состав микроорганизмов устанавливали дважды:

- в исходном материале до проведения эксперимента;

- через 45 дней после начала постановки опытов.

* Научный сотрудник.

Расчет численности микроорганизмов вели в колонии образующих единицах (КОЕ/г) на 1 г абсолютно сухого веса почвы (АСВ) с учетом влажности соответствующих образцов, определяемой одновременно с учетом численности микроорганизмов.

Следует отметить, что вегетационный период в год исследований характеризовался прохладным и сухим весенне-осенним сезоном. На пасмурные дни (в т.ч. с просветами), в мае пришлось 27 дней, из них только 5 дней с выпадением атмосферных осадков (1 раз - снег и 4 раза - дождь). В июне атмосферные осадки, в виде ливневого дождя, выпадали два раза. Пасмурных дней насчитывалось - 22. В июле на дождливую погоду пришлось 7 дней, на облачность - 28. В августе зарегистрировано 8 выпадений атмосферных осадков и 25 облачных дней с просветлением. В сентябре дождь выпал дважды, на пасмурные дни пришлось 21 день.

Оптимальная температура воздушной среды из 153-х дней весенне-осен-него сезона в районе исследований зафиксирована в течение 69-ти дней, что характеризует короткий вегетационный период. Среднемесячные показатели дневной температуры в течение вегетационного периода, на участке исследований в первой декаде мая и последней декаде сентября характеризовались температурами, недостаточными для полноценного развития микроорганизмов.

Учитывая природно-климатические условия, в качестве основного мероприятия, направленного на нейтрализацию нефтезагрязнений в условиях Якутии было выбрано стимулирование аборигенной углеводородокисляю-щей микрофлоры (УОМ).

В качестве стимуляторов почвенных аборигенных нефтеокисляющих микроорганизмов рассмотрены искусственные не тканные полотна на основе полипропиленовых волокон.

Воздействие стимуляторов на процесс окисления нефти оценивалось по микробиологической активности, а также по степени деструкции нефтяных углеводородов.

Микробиологический анализ, проведенный спустя 45 дней от начала экспериментов, показал значительное увеличение численности микроорганизмов во всех вариантах опытов (табл. 1).

Качество стимулирующих материалов отразилось в целом, как на динамике накопления УОМ, так и на степени деструкции нефтяных углеводородов.

В начале вегетационного периода ОМЧ нефтезагрязнённой почвы составляло не более 30 тыс. КОЕ/г АСВ. Через 45 дней отмечено резкое увеличение количества микроорганизмов до 133 млрд. КОЕ/г АСВ. При этом деструкция нефтепродуктов (НП) в опытных участках составила 92 % в опыте с укрывным полотном «Агротекс»; 90 % - в опыте с светокорректи-рующей пленкой; 69 % - в опыте с нефтесорбентов «Экосорб».

10

ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ И ПРИКЛАДНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Таблица 1

Динамика накопления микроорганизмов под действием стимуляторов

№ п/п Опытный участок Остаточное содержание НП, мг/кг ОМЧ, КОЕ/г АСВ УОМ, КОЕ/г АСВ

в начале опыта через 45 дней в начале опыта, млн. через 45 дней, млрд. в начале опыта, тыс. через 45 дней, тыс.

1 Светокорректирующая плёнка 52809 5161 0,3 13,1 0,4 1312,5

2 Укрывное полотно «Аг-ротекс» 3586 272 0,2 20,8 0,1 1451,0

3 Нефтесорбент «Экосорб» 2323 707 0,2 39,7 0,2 19,7

По мере деструкции нефтепродуктов в нефтезагрязнённых почвах возникли новые связи между отдельными микроорганизмами. В результате, к окончанию эксперимента нефтезагрязнение привело к сокращению численности фитопатогенных грибов и преобладанию бактерий, утилизирующих фитопатогены. Количество бактерий в данных опытах увеличилось с 2-3 тыс. КОЕ /г до 1,3-1,4 млрд. КОЕ/г АСВ. При этом основу их составили споро-образующие - из рода Bacillus.

Согревающий эффект полотен в опытах сказался к окончанию проведения экспериментов и на численности разрушителей целлюлозы - она оказалась в 2-3 раза выше в сравнении с результатами исследований, проведенных перед началом опытов. Вероятно, в почвах данных участков усилился процесс гумификации за счёт деструкции растительных остатков.

Представители целлюлозолитиков опытных участков были отнесены, главным образом, к роду Ulocladium и Aspergillus.

Микрофлора, потребляющая минеральные формы азота при посеве на крахмал-аммиачный агар практически не изменилась и была на одном уровне до и после проведения опытов. Представители данной группы идентифицированы, как род Perfringens.

Использование в опытах не тканных полотен на основе полипропилена позволила увеличить количество нефтеокисляющей микрофлоры на порядок выше, чем в других контрольных площадках, что обеспечило более высокий коэффициент деградации нефтезагрязнений, в сравнении с вариантами, где данные материалы не использовались.

Таким образом, показана возможность интенсификации биохимического окисления углеводородов нефти в мерзлотных почвах при использовании укрывных полотен на основе полипропиленовых волокон, что проявляется в стимулирующем эффекте на УОМ. Применение данных материалов позволило увеличить на 3 порядка численность основных физиологических групп микрофлоры, участвующей в процессах восстановления нефтезагрязненных почв.

Обнаруженный эффект активации микрофлоры может быть использован при разработке экологически безопасных методов восстановления неф-тезагрязненных почв на ограниченных площадях.

Список литературы:

1. Керимов Ф.И. Численность азотфиксирующих микроорганизмов и азотфиксаторов-биодеструкторов нефти в восточной части среднего и южного Каспия // Изв. АН Азерб. ССР. Сер. Биол. - 1985. - № 4.

ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ АППАРАТА ВНЕШНЕГО ДЫХАНИЯ СТУДЕНТОК КОСТАНАЙСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ПЕДАГОГИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА1

© Суюндикова Ж.Т.*

Челябинский государственный педагогически университет, г. Челябинск

В статье рассматриваются особенности функционального состояния системы внешнего дыхания студенток коренного (п = 102) и пришлого (п = 85) населения г. Костанай. Полученные результаты свидетельствуют об эффективных адаптационных механизмах интегральной респираторной системы в рамках учебной деятельности. Достоверные различия в основных показателях внешнего дыхания обследуемых групп, вероятно, обусловлены генетическими морфофункциональными особенностями строения организма.

Период обучения в высшем учебном заведении в гипокомфортных условиях жизнедеятельности, вследствие специфического образа жизни студентов: нерациональный режим трудовой деятельности, вредные привычки, гиподинамия, в сочетании с повышенными психоэмоциональными и когнитивными нагрузками сопровождается напряжением регуляторных и сдвигами со стороны многих гомеостатических систем организма [3, 5, 7].

Система внешнего дыхания является одной из важнейших интегральных систем жизнеобеспечения и во многом определяет адаптационные способности организма к разнообразным факторам среды.

Цель исследования заключалась в изучении особенностей внешнего дыхания студенток, проживающих в Костанайской области.

Организация и методы исследования. Обследования проводились на базе Костанайского государственного педагогического института (Республика Казахстан). Исследования проведены на студентках казахской (I груп-

1 Работа выполнена в рамках целевой государственной программы Минобрнауки РФ (проект N° 4.1187.2011 «Межпопуляционные эколого-физиологические особенности учащейся молодежи Уральского региона РФ - структурно-содержательная основа модели управления здо-ровьесбережением в условиях информационной образовательной среды»).

* Аспирант кафедры Анатомии, физиологии человека и животных.