Санитарно-микробиологические и биохимические особенности почвенного покрова городов Прибайкалья

ЛИТЕРАТУРА

1. Абдуллин И.Ф., Турова E.H., Зиятдинова Г.К., Будни-ков Г.К. Потенциометрическое определение аскорбиновой кислоты. Оценка ее вклада в интегральную антиок-сидантную способность растительного материала. // Журнал аналит. химии. - 2002. - Т. 57, № 4. - С.418-421.

2. Биологически активные вещества растительного происхождения. В 3-х т. Т. 1. // Головкин Б.Н., Руденская Р.Н., Трофимова А.И., Шретер А.И. - М.: Наука, 2001.

- 350 с.

3. Бондарев А.И., Зарудий Ф.С., Русаков А.А. Солодка (обзор). // Химико-фармацевтический журнал. - 1995.

- Т.29, №№ 10. - С.33-39.

4. Государственная фармакопея СССР: вып. 1. Общие методы анализа. МЗ СССР. - 11-е изд., доп. -М.: Медицина, 1987. - 337 с.; вып. 2. Общие методы анализа. Лекарственное растительное сырье. МЗ СССР. - 11-е изд., доп. - М.: Медицина, 1990. - 400 с.

5. Клебанов Г.И., Бабенкова И.В., Теселкина Ю.О. и др. Оценка антиоксилительной активности плазмы крови с применением желточных липопротеидов. // Лабораторное дело. - 1988. - №№ 5. - С.59-62.

6. Коновалова О.А., Рыбалко К.С. Биологически активные вещества Calendula officinalis L. // Растит. ресурсы. - 1990. - Т. 26, вып. 4. - С.449-463.

7. Крупникова Т.А. Количественное определение окси-коричных кислот в листьях кукурузы. // Растит. ресурсы. - 1971. - Т. 7, вып. 3. - С.449-453.

8. Махакова Г.Ч., Орлов В.А., Николаев С.М. Фармакологическая регуляция свободнорадикальных процес-

сов при язвенной болезни. — Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СО РАН, 2001. - 193 с.

9. Муравьев И.А., Шагило В.В., Семенченко В.Ф. Спек-трофотометрический метод количественного определения урсоловой кислоты. // Химия природ. соедин. — 1972. — № 6. — С.738.

10. Приступа Е.А., Попов Д.М. Совершенствование технологии приготовления и контроля качества витаминных чаев. // Акт. проблемы фармацевтической технологии: Науч.труды ВНИИФ. — T. XXXII. — М., 1994. — С.151-159].

11. Шкарина Е.И. Изучение антиоксидантных свойств препаратов на основе лекарственного растительного сырья.: Автореф. дис. ... канд. фарм. наук. — М., 2001. — 28 с.

12. Якубова М.Р., Генкина ГЛ., Шакиров Г.Г. УФ-спектро-фотометрическое определение глицирризиновой кислот^! в Glycyrrhiza glabra. // Химия природ. соедин. — 1977. — №№ 6. — С.802-806.

13. Baborin T., Trotin F., Pommery J., Vasseur J., Pinkas M. Antioxidant activités of Crataegus monogyna extracts. // Planta med. —1994. — Vol. 60, №№ 4. — P.323-328.

14. Gordon M.N., An. Jing. Antioxidant activity of flavonoids isolated from licorice. // J. Agr. And Food Chem. — 1995. — Vol. 43, №№ 7. — P.1784-1788.

15. Larson R.A. The antioxidants of higher plants. // Phy-tochemistry. — 1988. — Vol. 27, №№ 4. — P.969-978.

16. Wagner H., Bladt S. Plant drug analysis — a thin layer chromatography atlas. — 2- nd ed. — Berlin.: Springer — Verlag, 1995. — 384 pp.

ОБРАЗ ЖИЗНИ, ЭКОЛОГИЯ

© НАПРАСНИКОВА Е.В., МАКАРОВА А.П. -

САНИТАРНО-МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ И БИОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА ГОРОДОВ ПРИБАЙКАЛЬЯ

Е.В Напрасникова., А.П. Макарова

(Институт географии СО РАН, директор — д.г.н. ВА Снытко, лаборатория геохимии ландшафтов и географии почв, зав. — д.г.н. Е.Г.Нечаева; Иркутский государственный университет, ректор — д.х.н., проф. А.И.Смирнов, кафедра

микробиологии, зав. — д.б.н., проф. И.Н. Огарков)

Резюме. В настоящей работе рассмотрены результаты изучения санитарно-микробиологических особенностей почвенного покрова урбанизированных территорий в условиях Прибайкалья. На примере городов Иркутска, Ангарска, Усо-лье-Сибирское, Саянска, Шелехово выявлен биохимический потенциал городских почв, как интегральный показатель их экологического состояния.

Ключевые слова. Микроорганизмы, сапрофиты, кишечная палочка, биохимический потенциал, почвенный покров, город, карта-схема.

Актуальность и своевременность изучения санитарных функций в том числе биохимического потенциала городских почв, как информативные экологических показателей не вызытают сомнений.

В настоящее время очевидны негативные последствия техногенеза и урбанизации, что отражено в активно накапливающейся научной информации о свойствах городских почв [8,10 и др.].

К концу XXI века ожидается вовлечение в урбанизацию до 20% всей жизнепригодной территории суши. По этой причине почвенный покров городских и пригородных зон обречен на существенные изменения структуры и функций: биоэкологической, биогеохимической, санитарной.

Особенности микробных сообществ городских почв настоящего времени и их индикационные возможнос-

ти достаточно хорошо показаны на примере г. Москвы [7,9] и малого города Пущино-на-Оке (Московская область) [6]. В этом же плане предпринята попытка изучения микробиологического состояния почв г.Новосибирска [2].

Санитарно-микробиологическая обстановка почв городов весьма непостоянна и зависит от экологических факторов среды (биотических, абиотических и антропогенных).

Цель настоящей работы заключалась в оценке са-нитарно-микробиологического статуса почв, а также их биохимического потенциала на примере городов Прибайкалья.

Материалы и методы

Отбор почвенных образцов и санитарно-микроби-ологическую оценку проводили согласно методическим рекомендациям и ГОСТа [4]. Определение биологической активности изучаемых почв выполнялось по методу Т.ВАристовской и М.В.Чугуновой [1]. Сущность данного метода состоит в определении скорости (в часах) изменения рН от выделяемого аммиака при разложе-

нии карбамида (мочевины), как результат биохимической деятельности микроорганизмов почвы (чем меньше количество часов, тем выше активность). Анализы проводились со свежими образцами почв в лабораторных условиях, которые отбирались в основных функциональных зонах города (селитебной, рекреационной, промышленной). Результаты экспериментальных материалов подвергались статистической обработке по стандартным методикам [5] с использованием программного пакета Microsoft Excel для Windows 98. Степень достоверности отличий изученных показателей от контрольных определена по критерию Стьюдента в пределах t = 1,75-1,96 при соответствующих уровнях значимости p = 0,1-0,05.

В интерпретации показателей качества почвенного покрова городов важно учитывать их природное окружение и характер промышленного влияния. Информация об этих факторах получена из Государственного доклада о состоянии окружающей среды Иркутской области [3].

Изучаемые города, по убывающему количеству тех-

Таблица 1

Санитарно-микробиологическая оценка городских почв Прибайкалья

№ Место взятия образца Сапрофитные Титр

образца микроорганизмы (млн. К0Е /г почвы) кишечной палочки

г. Иркутск

Кировский район

Т-1 Бульвар Гагарина 5,0 + 0,7 0,01

Т-2 Сквер в центре города, газон 8,1+ 0,9 0,01

Т-3 Центр города у памятника М. Горькому 1,8 + 0,3 0,1

Т-4 Детский сад на ул. 5ой Армии 2,0 + 0,3 0,1

Т-5 Жилые деревян. дома, п/ благоустроенные 1,7 + 0,2 0,1

Т-6 Район Ангарского моста 6,0 + 0,6 0,001

Куйбышевский район

Т-2К Там же, автозаправка 0,8 + 0,06 0,1

Т-3К Жилой массив, частный сектор 2,2 + 0,15 0,1

Т-6К У светофора, перекресток дорог 0,24 + 0,01 0,1

Т-7К Автобусная остановка 0,28 + 0,01 0,01

Т-35К Предместье Радищево, окраина 5,0 + 0,7 0,001

Т-36К Там же, частный сектор 4,2 + 0,6 0,001

Т-37К Стадион «Динамо» 4,0 + 0,6 0,001

Свердловский район

Т-4С Жиркомбинат, у проходной 0,18+ 0,03 0,001

Т-5С Там же, авт. остановка 3,9 + 0,5 0,01

Т-1СП Жилой массив, М-н Первомайский 5,1 + 0,40 0,0001

Т-2СП Торговая точка, там же 0,23 + 0,04 0,1

Т-1УС Жилой массив, М-н Университетский 3,8 + 0,4 0,0001

Т-КТ Троллейбусное кольцо, пос. Энергетик 0,28 + 0,03 0,1

Октябрьский район

Т-20 Жилой массив М-н Карл-Маркс Штадт, 6,6 + 0,4 0,01

Т-40 М-н Солнечный, 5 м от дороги 6,1 + 0,4 0,01

Т-60 Ул. Красноярская, перекресток 8,9 + 0,9 0,01

Т-90 Бульвар Постышева 9,0 + 0,9 0,1

Т-70 ЦПКиО, газон 0,2 + 0,07 0,01

Т-80 ЦПКиО, у входа 0,18 + 0,02 0,01

Т-50 Аэропорт, авт. остановка 12,0 + 1,2 0,0001

Ленинский район

Т-1Л Жилой массив, ул. Розы Люксембург 4,5 + 0,3 0,001

Т-2Л Автобусная остановка 0,4 + 0,03 0,01

Т-8Л Автозаправка 3,0 + 0,4 0,01

Т-9Л Развилка дорог, автотрасса 0,6 + 0,08 0,1

Т-10Л Торговая палатка около авт. остановки 2,5 + 0,3 0,01

№ Место взятия образца Сапрофитные Титр

образца микроорганизмы (млн. КОЕ /г почвы) кишечной палочки

г. Ангарск

1А Ж/д вокзал, у тропы 1,0 ± 0,06 0,1

2А Центральный парк им. Ленина 0,9 ± 0,06 0,01

ЗА Швейная фабрика, у проходной 1,56 ± 0,07 0,01

4А Жилой квартал, 29 М-н 1,8 ± 0,1 0,1

6А Жилой массив у трамвайной линии 1,7 ± 0,1 0,1

8А Трамвайное кольцо 1,2 ± 0,07 0,001

10А Жилой квартал, 12 Мрн 0,91± 0,07 0,1

14А Частный сектор, гаражи 0,95 ± 0,06 0,1

20А Химический комбинат; 12 м от автотрассы 0,7 ± 0,07 0,1

23А Автозаправка 0,8 ± 0,09 0,01

г. Усолье-Сибирское

1У Московский тракт; автозаправка на въезде в город 0,03 ± 0,006 0,1

ЗУ Промзона, придорожные лесополосы 0,80 ± 0,09 0,01

4У Торговая точка 0,78 ± 0,09 0,001

5У Частный сектор 1,40 ± 0,08 0,0001

6У Жилой массив, двухэтажные дома 0,51 ± 0,02 0,001

7У Стадион, 18 м от дороги 0,73 ± 0,09 0,001

9У Автозаправка 3,6 ± 0,06 0,0001

10-У Жилой массив, двухэтажные дома 0,57 ± 0,02 0,001

14-У Остановка трамвая, сквер 0,94 ± 0,06 0,001

15-У Гаражи, окраина города 1,2 ± 0,06 0,001

16-У Склон оврага, 100 м от частного сектора 1,9 ± 0,1 0,01

17-У Парковая зона (центр города) 1,4 ± 0,06 0,001

18-У Больница, 12 м от дороги 0,7 ± 0,09 0,01

19-У Промышленная зона 0,5 ± 0,02 0,01

20-У Жилой массив, четырехэтажные дома 0,2 ± 0,01 0,001

г. Саянск

II-C Жилой массив 0,14 ± 0,01 01

III-C Торговая точка 0,20 ± 0,003 0,1

1-е Автовокзал 0,14 ± 0,003 0,001

ЗС Приусадебный участок 0,19 ± 0,01 0,01

4е Сквер, около тропы 0,21 ± 0,01 0,1

5С Теплотрасса 0, 11 ± 0,003 0,01

6С ТЭЦ 0,10 ± 0,003 0,1

8е «Химпром», около столовой 0,12 ± 0,003 0,1

10С «Химпром», цех № 21 0,09 ± 0,003 Не обн.

г. Шелехов

1Ш Жилой квартал 0,43 ± 0,02 0,1

2Ш Пос. Ленина 0,94 ± 0,06 0,1

4Ш Детский сад 0,06 ± 0,003 0,1

5Ш Автобусная остановка 0,81 ± 0,09 0,1

8Ш Место выгула собак 0,42 ± 0,06 0,01

9Ш Автомагистраль 0,18 ± 0,01 Не обн.

11Ш Поле на окраине города (посев овса) 0,38 ± 0,02 Не обн.

Контрольная Сосново-березовый лес, 30км от города 2,3 ± 0.3 Не обн.

почва

ногенных выбросов (хлор, ртуть, свинец, диоксид серы, фтористые соединения, формальдегид, бензапирены), располагаются в следующем порядке: Ангарск — Иркутск — Усолье-Сибирское — Шелехов — Саянск. Вследствие размещения в этих городах крупных промышленных производств, их технологического несовершенства, включая низкую эффективность очистного оборудования, они входят в группу городов с неблагоприятной экологической обстановкой.

Результаты и обсуждение

Основными показателями для санитарно-микроби-ологической оценки явились количество сапрофитных

гетеротрофных микроорганизмов, отражающих степень самоочищения почв, и титр кишечной палочки (табл. 1).

В почвенном покрове г.Иркутска установлена высокая численность сапрофитных микроорганизмов. Их количество в верхних горизонтах почв Кировского района составило 3 млн. КОЕ/г почвы (с глубиной резко снижается до 0,5). Видовой состав бактерий урбанозе-мов представлен в основном бациллами: Bacillus (B.) mycoides, B.cereus, B.subtilis, B.mesentericus, B.megaterium, B.idosus, B.agglomeratus, B.polymixa. Особенностью явилось присутствие B.niger, содержащего, как известно, меланинподобный пигмент, защищающий клетки от техногенных загрязнителей. Актиноми-

цеты достигали численности до 0,9 млн/г почвы и представлены в основном родом Streptomyces. Среди мик-ромицетов доминировали представители родов: Aspergillus, Pénicillium, Fusarium, Trichoderma, Cladosporium.

При исследовании почвенного покрова Куйбышевского, Октябрьского, Свердловского, Ленинского районов г.Иркутска обнаружено варьирование микробиологических параметров в зависимости от места отбора проб.

Большое количество сапрофитных микроорганизмов (4,0-9,0 млн. на грамм почвы) выявлено в почвах жилых массивов, около аэровокзала (12), в скверах (68). Низкий уровень численности (0,2-3,0) обнаружен вблизи автострад, автозаправок, светофоров, промышленных предприятий. Среди сапрофитных бактерий доминируют спорообразующие виды: Bac. mesentericus, Bac. cereus, Bac. mycoides, Bac. subtilis и не-спорообразующие палочковидные бактерии. Псевдомонады и кокковидные формы обнаруживались спорадически. Благодаря большому количеству сапротрофных микроорганизмов можно считать, что почвенный покров г.Иркутска потенциально способен к самоочищению.

В почвенном покрове городов Усолье-Сибирское и Ангарск наибольшее количество сапрофитных микроорганизмов обнаружено в селитебных зонах. Их количество достигало 3,6 млн., т.е. превышало численность сапрофитов в контрольных зональных почвах. Этот факт можно объяснить тем, что в г.Иркутск, Ангарск и Усолье-Сибирское происходит дополнительный привнос органических веществ за счет бытовых выбросов и фекальных загрязнений. По количественному составу бактериального комплекса изучаемые почвы можно оценить как умеренно загрязненные.

В почвах г.Саянска и Шелехово наблюдается несколько иная картина. Количество сапрофитов даже в наиболее загрязненных участках (жилые массивы, автобусные остановки, места выгула собак) не превышало в основном 0,2 млн. КОЕ и 1,5 КОЕ / г почвы соответственно. Этот факт мы объясняем не только высокой санитарной культурой населения или высоким уровнем санитарно-гигиенических мероприятий в этих городах, а воздействием токсических выбросов алюминиевого завода в г.Шелехов и «Химпром» в Саянске.

В санитарно-гигиеническом отношении г.Иркутск является относительно неблагополучным (табл. 1). Наиболее сильно загрязнены кишечной палочкой почвы Свердловского и Куйбышевского районов (предместье Марата и Радищево), где титр составил 0,01-0,0001. Более чистыми в этом отношении выделяются почвы Кировского района, так как титр кишечной палочки не превышал 0,1-0,01. Таким образом, территорию Иркутска можно считать умеренно, а в отдельных местах — сильно загрязненной.

Кроме доминирующих видов Citrobacter freundii и Enterobacter cloaceae регистрировались представители вида Escherichia coli. Это свидетельствует о недостаточной очистке города от бытовых органических отбросов и, косвенно, о неблагополучном состоянии канализа-

ционной системы города.

В почвах г.Саянска и Шелехово кишечная палочка практически не обнаруживалась. В местах традиционного загрязнения объектов окружающей среды продуктами метаболизма человека и домашних животных титр ее в основном не превышал 0,1. Эти города отличаются по данному показателю от других вследствие атмогео-химической аномалии за счет техногенного потока фторсодержащих соединений (Шелехов) и соединений ртути (Саянск), которые для кишечной палочки считаются наиболее ингибирующими.

В г. Ангарске титр санитарно-показательных бактерий зарегистрирован от 0,1 до 0,001 в зависимости от

Таблица 2

Статистические параметры реакции среды

Город Пределы колебаний и Стандартное

средние значения отклонение

рН БАП рН БАП

Иркутск 5,8-9,0 (7,7) 1,0-10,2 (3,5) 0,63 1,80

Шелехов 6,9-8,6 (7,7) 2,1-7,4 (3,9) 0,43 1,40

Ангарск 7,4-8,6 (8,3) 1,3-4,1 (2,6) 0,43 0,61

Саянск 6,5-8,5 (7,4) 4,0-10,0 (6,3) 0,61 1,82

Примечание. БАП измеряется скоростью (в часах) разложения карбамида до аммиака.

места отбора проб. Наибольшее количество кишечной палочки отмечено на трамвайно-автобусных остановках и в жилом секторе. Доминировали представители вида ЕйегоЬаСет с1оасеае. В связи с этим территория г.Ангарска характеризуются как умеренно и слабо загрязненная. Иная картина наблюдалась в Усолье-Сибир-ском. Титр кишечной палочки колебался в пределах 0,01- 0,001 в зависимости от места взятия почв.

Таким образом, в отличие от других промышленных городов самый крупный индустриальный центр Прибайкалья — г.Иркутск — в санитарно-гигиеническом отношении характеризуется умеренным и сильным загрязнением почвенного покрова с доминированием видов СТгеиМй и Е.с1оасеае.

Биохимический потенциал почв как индикатор их современного экологического состояния заслуживает особого внимания. Он является полифункциональной характеристикой почв, находящейся в прямой зависимости от экологических факторов. Показатели данного процесса считаются информативными не только с общих экологических позиций, но и санитарных, так как вскрывают возможности самоочищающей способности городских почв.

В таблице 2 представлена свернутая информация о состоянии щелочно-кислотных условий почв городов и их биологической активности. Реакция среды почв в условиях городов существенно изменилась в щелочную сторону по сравнению с естественными почвами фона. Уровень биологической активности находится в интервале от 1 до 10 часов. Несколько меньший размах колебаний прослеживается в почвах г. Ангарска.

На основе детального изучения биохимического потенциала почв г.Иркутска представлена оригинальная карта-схема (рис.), которую можно считать опытом оперативной оценки функционального состояния по-

Рис. Карта-схема биологической активности почв Иркутска. Биологическая активность (часы): 1 — 1-5; 2 — 1-10; 3 — 3-10.

чвенного покрова большого города.

Чрезвычайно пестрая картина данных позволила выделить соответственно три группы почв. Степень варьирования показателей в каждой группе различна. Расчеты площадей в абсолютном и процентном отношении показали, что первая группа (активность от 1 до 5 часов) занимает 26,4 км2 (31%), вторая — 1-10—14,6 км2 (17%), третья — 3-10—43,7км2 (52%). Следовательно, чуть более половины территории города составляют почвы с существенной изменчивостью биохимической активности. Этот выдел приурочен к территориям со значениями рН — 7,5-8,0 и занимает большую часть левобережья р. Ангары и полностью Ленинский район. Исторический центр города занят почвами с более широким диапазоном этих значений.

Таким образом, результаты исследований позволили охарактеризовать санитарно-экологическое состояние индустриальных городов Прибайкалья по ряду по-чвенно-микробиологических и биохимических показателей. Экспериментально установлено, что степень загрязнения городских почв различна и зависит от комплекса экологических факторов. Карта-схема биологической активности почвенного покрова г. Иркутска, показывает резервы его самоочищающей способности. Кроме этого, она является информационным обеспечением, пополняющего базу данных экологического состояния одной из главных сред обитания человека.

SANITARY-MICROBIOLOGICAL AND BIOCHEMICAL FEATURES OF SOIL COVER IN THE

PREBAIKALIA'S CITIES AND TOWNS

E.V. Naprasnikova and A.P. Makarova

This paper discusses the results derived from studying the sanitary-microbiological features of urban soil cover in conditions of the Prebaikalia. Using Irkutsk, Angarsk, Usolye-Sibirskoye, Sayansk, and Shelekhovo as examples, it was possible to reveal the biochemical potential of urban soils as an integral indicator of their ecological status.

ЛИТЕРАТУРА

1. Аристовская Т.В., Чугунова М.В. Экспресс-метод определения биологической активности почв // Почвоведение. - 1989. - №№11. - С.142-147.

2. Артамонова В.С. Микробиологические особенности антропогенно преобразованных почв Западной Сибири. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2002. - 225 с.

3. Государственной доклад о состоянии окружающей среды! Иркутской области. - Иркутск, 2001. - 296 с.

4. ГОСТ 17.4.3. 01-83 (СТ СЭВ 3847-82). Охрана природы. Почвы. Общие требования к отбору проб. - М.: Изд-во стандартов, 1984. - 4с.

5. Кимбл Г. Как правильно пользоваться статистикой. -М.: Изд-во «Финансы и статистика», 1982. - 294 с.

6. Куличева Н.Н., Лысак Л.В., Кожевин П.А и др. Бактерии в почве, опаде и филлоплане городской экосисте-

мы // Микробиология. - 1996. - Т. 65, №№ 3. - С.416-420.

7. Марфенина О.Е. Антропогенные изменения комплексов микроскопических грибов в почвах: Автореф. дис. ... д-ра биол. н. - М., 1999. - 49 с.

8. Напрасникова Е.В., Макарова А.П. Санитарно-эколо-гическое состояние почвенного покрова рекреационных зон г. Иркутска // Сиб. мед. журнал. - 2002. - №№ 3. - С.66-69.

9. Скворцова И.Н. Микробиологические и некоторые санитарно-гигиенические свойства городских почв // Почва, город, экология. - М.: Фонд «За экономическую грамотность», 1997. - С.125-146.

10. Строганова М.И, Мягкова АД., Прокофьева Т.В. Роль почв в биосфере и экосистемах // Почвоведение. -1997. - №№ 1. - С.96-101.