Микробиологическая активность Карасайского полигона ТКО г. Алматы

УДК 631.147;628.474

Арапова Г.Б., Битимшина Г.М., Джамалова Г.А.

Казахский национальный технический университет имени К.И.Сатпаева (Казахстан, Алматы)

Микробиологическая активность Карасайского полигона ТКО г. Алматы

Изучение пространственной динамики микробиоты (покрывающая почва полигона, вода: в фильтрационном накопителе, грунтовая) в зависимости от сезона года проводились по усредненным пробам. При сравнении показателей обсемененности по изученным сезонам года наиболее высокие данные по покрывающей почве были получены в теплые периоды года в связи с тем, что создаются оптимальные температуры для размножения микроорганизмов (весна, осень). С другой стороны в ТКО увеличивается объем отходов из овощей и фруктов, которые являются питательной средой для микроорганизмов (таблица 1). В холодные и жаркие периоды года (зима, лето) численность изучаемых микроорганизмов существенно снижается. При этом более неблагоприятным периодам для микроорганизмов является лето. Причина этому – сухой климат и процессы самовозгорания свалочных тел.

Таблица 1 - Пространственно-временная динамика микробиоты, распространенная на Карасайском полигоне ТКО

№	Виды исследования	Ед.изм.	Сезон года
№	Виды исследования	Ед.изм.	зима	весна	лето	осень
Покрывающая почва полигона ТКО
1	ОМЧ	КОЕ/г	1,2 х 10⁴	3,4 х 10⁶	1,0 х 10³	1,5 х 10⁹
2	Энтерококки	КОЕ/г	1,3 х 10²	2,1 х10³	2,2 х10¹	1,3 х 10⁴
3	Псевдомонады	КОЕ/г	2,6 х 10¹	4,1 х 10²	0,5 х 10¹	4,9 х 10³
4	Микромицеты	КОЕ/г	1,1 х 10³	2,7 х 10⁴	2,0 х 10²	3,9 х 10⁶
Вода из фильтрационного накопителя
1	ОМЧ	КОЕ/мл	1,2 х 10⁵	2,4 х 10⁸	3,3 х 10⁷	4,1 х 10¹⁰
2	Энтерококки	КОЕ/мл	3,0 х 10²	2,2 х10⁴	1,8 х10³	2,6 х 10⁵
3	Псевдомонады	КОЕ/мл	Менее 10	3,2 х 10²	1, 0 х 10²	4,4 х 10³
4	Микромицеты	КОЕ/мл	4,0 х 10⁴	1,0 х 10⁵	1,0 х 10⁴	1,9 х 10⁷
Грунтовые воды
1	ОМЧ	КОЕ/мл	1,4 х 10²	2,1 х 10³	2,0 х 10³	2,5 х 10⁴
2	Энтерококки	КОЕ/мл	Менее 10	2,3 х10²	Менее 10	1,0 х 10²
3	Псевдомонады	КОЕ/мл	Менее 10	Менее 10	Менее 10	2,5 х10²
4	Микромицеты	КОЕ/мл	Менее 10	1,7 х 10²	Менее 10	2,5 х 10²

Для фильтрационного накопителя полигона по всем изучаемым видам мы наблюдаем относительно высокую обсемененность в течение всего года.

Микобиотическое сообщество в водоемах постоянно пополняется за счет поступления дополнительного количества почвенных микромицетов с паводками, осадками, ветрами и т.п. При этом часть микромицетов погибает или переходит в неактивное состояние, остальные способны длительное время существовать и развиваться в водной среде, включаясь в потоки вещества и энергии водных экосистем.

Для грунтовых вод мы обнаружили "сопернический настрой" между энтероккоками и микромицетами: для них получены одинаковые по обсемененности результаты. Следы псевдомонад были обнаружены только в осенний период.

Необходимость получения информации о характере микробных влияний на сложные вещества массы ТКО необходимо для того, чтобы использовать активность микроорганизмов в качестве дешевого катализатора различных специфических превращений. В связи с этим нами обнаружено, что наиболее активными таксонами микромицеты, т.к. на их долю от ОМЧ приходится почти 28-50% (биологическая активность отмечается на уровне 3-7 разведения). Более стабильное распространение имеют также энтерококки. Для них биологическая активность отмечается на уровне 3-5 разведения.

Такая картина на полигоне ТКО свидетельствует о том, что по целому ряду структурно-функциональных особенностей микробиоты можно судить о специфических условиях местообитаний. В частности, микробиологические параметры имеют биоиндикационную значимость при дифференциации сезонных, географических различий в биотопах, различий, обусловленных содержанием и особенностями профильного распределения органического вещества.

На Карасайском полигоне ТКО г.Алматы было проведено детальное изучение реакции микробиоты на загрязнение грунтовых вод, испытывающих постоянную техногенную нагрузку в результате интенсивного сброса ТКО.

Рисунок 1 - Динамика численности микромицетов (n, КОЕ) в грунтовых водах Карасайского полигона ТКО г. Алматы

Общая численность микромицетов (КОЕ) в пробах, отобранных из скважин полигона ТКО, была значительно (в 2-3 раза) выше по сравнению с другими пробами воды, отобранных из близлежащих населенных пунктов (Куляши, Уш-терек). На участках, расположенных на территории полигона ТКО, численность микромицетов достоверно не различалась (рисунок 1). Максимум численности микромицетов превысил фоновые значения более чем в два раза, пределы варьирования - 5,42±1,0 тыс.КОЕ/л на полигоне ТКО против 2,20±1,1 тыс.КОЕ/л на незагрязненных участках. Такие вспышки развития отдельных видов редуцентов в стрессовых условиях достаточно характерны для состояния так называемого метаболического прогресса, которым сопровождается развитие экосистем на определенной стадии – стадии экологического регресса (полигон ТКО). Дальнейшее увеличение нагрузки, как правило, приводит к состоянию и метаболического, и экологического регресса, т.е. необратимой репрессии биоты экосистем [1]. При возрастании содержания многих других видов загрязнений наблюдается неуклонное снижение общей численности до полной регрессии развития микромицетов. В связи с этим, значения численности КОЕ микромицетов в грунтовых водоемах варьируют довольно в широких пределах. Коэффициент вариации общей численности был в пределах 30 - 90%. Учитывая, что все захоронения расположены достаточно компактно, в одной зоне, природные факторы, воздействующие на них (климатические, географические и пр.), практически не различаются, можно заключить, что высокая изменчивость по микологическому компоненту биоты связана с разноплановыми антропогенными воздействиями, включающими разнокачественные отходы.

Известно, что в условиях техногенного пресса численность микроорганизмов может оставаться неизменной, поскольку элиминация одних видов может компенсироваться обильным развитием других. Это общее для многих сообществ положение получило экспериментальное подтверждение относительно грибных комплексов [2]. Подобная перестройка комплекса микромицетов может происходить только до определенного предела. При очень сильном загрязнении, как правило, наблюдается ингибирование развития большинства микромицетов и уменьшение их численности [3,4].

В целом микологический анализ наземных и грунтовых вод показывает, что наиболее четко различия в качестве воды заметны по обилию и частоте встречаемости отдельных видов микромицетов. Общая численность микромицетов резко меняется в условиях крайне сильного техногенного воздействия.

Последствия загрязнения почв отходами потребления ТКО, отчетливо проявилось в изменении структуры биомассы микробиоты. Общие запасы микробиомассы в почвах при разных видах воздействия, также как и численность, могут, как возрастать, так и уменьшаться. Более информативным показателем воздействия по нашим данным представляется трансформация микробиологической структуры биомассы под влиянием отходов потребления. Это легко объяснимое с биологической точки зрения явление представляет собой довольно четкий диагностический признак, по которому можно характеризовать условия обитания микроорганизмов.

Важной особенностью почвы Карасайского полигона, как среды обитания с точки зрения биоиндикации ее состояния является большая пространственная неоднородность почвенного покрова. Это значительно усложняет экологическую оценку состояния почв, возникает проблема надежности измерения его экологической токсичности, как по химическим, так и биологическим показателям. В связи с этим представляет интерес характеристика степени варьирования микробиотических показателей в нарушенных почвах данного полигона.

Анализ природных сообществ микромицетов почв подтвердил представление о том, что по целому ряду структурно-функциональных особенностей микобиоты можно судить о специфических условиях местообитаний. В частности, микологические параметры имеют биоиндикационную значимость при дифференциации сезонных, географических различий в биотопах, различий, обусловленных содержанием и особенностями профильного распределения органического вещества.

Эффективность микологических параметров в экологической оценке разных вариантов пространственной (профильной, географической), трофической и сезонной изменчивости условий обитания неодинакова. В одних случаях, более заметны различия по общей численности микромицетов, в других - по составу видов и индексам видового разнообразия.

Таким образом, последствия загрязнения почв отходами потребления ТБО, отчетливо проявилось в изменении структуры биомассы микромицетов. Общие запасы их биомассы в почвах при разных видах воздействия, также как и численность, могут, как возрастать, так и уменьшаться. Легко объяснимое с биологической точки зрения явление – переход к обильному спорообразованию в неблагоприятных условиях, представляет собой довольно четкий микро диагностический признак, по которому можно характеризовать условия обитания почвенных микромицетов.

Литература

1. Абакумов В.А. Экологические модификации и развитие биоценозов // Экологические модификации и критерии экологического нормирования/Труды Междунар. симп., Нальчик, 1-12 июня 1990. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1991. С. 18-40.

2. Мотузова Г.В. Загрязнение почв и сопредельных сред. М.: Изд-во МГУ, 2000. 71с.

3. Терехова В.А., Трофимов С.Я., Семёнова ТА., Дорофеева Е.К. Структурно-функциональные особенности микробиоты в связи с динамикой органического вещества в ненарушенных почвах южной тайги // Почвоведение, 1999а. № 4. С. 61-467.

4. Терехова В.А., Семенова ТА. Структура сообществ микромицетов и их синэкологические взаимодействия с базидиальными грибами в ходе разложения растительных остатков // Микробиология, 2004.