Биодиагностика состояния окультуренной городской почвы, загрязненной тяжелыми металлами, методами биоиндикации и биотестирования

  • Юлия Марковна Поляк ФГБНУ Санкт-Петербургский научно-исследовательский центр экологической безопасности РАН, 197110, Санкт-Петербург, ул. Корпусная, 18, Россия
  • Людмила Георгиевна Бакина ФГБНУ Санкт-Петербургский научно-исследовательский центр экологической безопасности РАН, 197110, Санкт-Петербург, ул. Корпусная, 18, Россия
  • Наталья Викторовна Маячкина ФГБНУ Санкт-Петербургский научно-исследовательский центр экологической безопасности РАН, 197110, Санкт-Петербург, ул. Корпусная, 18, Россия
  • Ирина Валерьевна Дроздова ФГБНУ Ботанический институт им. В.Л. Комарова РАН, 197376, Санкт-Петербург, ул. Профессора Попова, 2, Россия
  • Анна Викторовна Каплан Санкт-Петербургский государственный университет, 199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., 7-9, Россия
  • Денис Львович Голод Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет, 194100, Санкт-Петербург, ул. Литовская, 2, Россия
Ключевые слова: novic Anthrosol, никель, кадмий, ферментативная активность, Scenedesmus quadricauda, Daphnia magna

Аннотация

В условиях полевого опыта проведена оценка биологических последствий загрязнения тяжелыми металлами окультуренной городской почвы. Методами биоиндикации и биотестирования показано, что почвы, загрязненные кадмием и никелем, характеризуются высокой токсичностью, ухудшением биохимических свойств и медленным характером восстановления. Чувствительным индикатором загрязнения почвы металлами является дегидрогеназная активность, позволяющая выявить биологические эффекты, возникающие даже при незначительном уровне загрязнения. Данные, полученные методом биоиндикации с использованием дегидрогеназной активности почвы, согласуются с результатами биотестирования. Установлено, что загрязненные никелем и кадмием почвы оказывают острое токсическое действие на тест-объекты -  дафнии Daphnia magna Straus и зеленые водоросли Scenedesmus quadricauda (Turp.) Breb. Токсический эффект возрастает с увеличением концентрации металлов и зависит от загрязнителя: токсичность почв, загрязненных кадмием, выше по сравнению с никелем, на протяжении всего периода исследования. В загрязненной никелем почве через два года после загрязнения наблюдается ослабление токсического эффекта, в то время как токсическое действие кадмия не снижается со временем. Несмотря на то, что ингибирующее действие никеля на дегидрогеназную активность почвы через два года после загрязнения снижается, методы биотестирования по-прежнему указывают на токсичность почвы для исследованных тест-объектов, особенно, зеленых водорослей, что свидетельствует о сохранении токсических свойств и возможных негативных последствиях для биоты.

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Литература

Arinushkina E.V. Guidelines for the chemical description of soils. Moscow: Publishing House of Moscow State University, 1970. 484 p.

Bityuckii N.P. Mineral plant nutrition. Saint-Petersburg University, 2014. 540 p. (in Russian)

Vorobeichik E.L., Sadikov O.F., Farafontov M.G. Ecological rationing of anthropogenic pollution of terrestrial ecosystems, local level. Ekaterinburg, Nauka Pbs., 1994. 280 p. (in Russian)

Galiulin R.V., Galiulina R.A. Analysis of enzymatic activity of soils and river bottom sediments as diagnostics method of the chronic and emergency contamination of ecosystems with heavy metals, Agricultural Chemistry. 2010, No 5, p.72-77. (in Russian)

Soil classification of Russia / Authors and compilers: L.L. Shishov, V.D. Tonkonogov, I.I. Lebedeva, M.I. Gerasimov. Smolensk: Oykumena Pbs., 2004. 342 p. (In Russian)

Lozhkin A.V., Lednev A.V. Aftereffect of ameliorative additives on contaminated with cadmium soils properties, barley yield and grain quality, Perm Agrarian Journal, 2016, No 4, V. 16, p. 35-41. (in Russian)

Methods for determining the acute toxicity of drinking, fresh natural and wastewater, water extracts of their soil, sewage sludge, waste by changing the optical density of the algae culture of scenesmus (Scenedesmus quadricauda (Turp.), Breb). PND F T 14.1 2 4.17 2011/T 16.1 2.3 3.18 2011. 2011. (in Russian)

Methods of determining the toxicity of water and water extracts from the soil, sewage sludge, waste from mortality and changes in the fertility of daphnia. FR.1.39.2007.03222. M. Akvaros, 2007. 51 p. (in Russian)

Novosyolova E.I., Kireyeva N.A. Soil enzymatic activity in conditions of oil contamination and its biodiagnostic importance, Theoretical and Applied Ecology, 2009, No2, p. 4-12. (in Russian) doi: 10.25750/1995-4301-2009-2-004-012

Polyak Yu.M., Mayachkina N.V. The use of bioassay techniques for assessment of the Eastern Gulf of Finland sediment quality. In book: Modern problems of hydrochemistry and monitoring of surface water quality: Proc. of Scien. Conf. with In. participation. Part 2. Rostov-na-Donu, 2015. p. 102-106. (in Russian)

Polyak Y.M., Bakina L.G. Enzymatic diagnosis of oil-contaminated soils of the north-western region of the Russian Federation. In book: The role of soil in the biosphere and human life: Proc. of the In. Scien. Conf. (Moscow, 5-7 October 2015). Moscow: MAKS Press, p. 223-224. (in Russian)

Terekhova V.A. Some «Local» Organizational Problems of «Global Indicator Networks», Theoretical and Applied Ecology, 2009, No3, p. 16-19. doi: 10.25750/1995-4301-2009-3-020-022 (in Russian)

Terekhova V.A. Soil bioassay: Problems and approaches, Eurasian Soil Science, 2011, V. 44(2), p. 173–179. doi: 10.1134/S1064229311020141

Haziev F.H. Methods of soil enzymology. Mosow: Nauka Pbs., 2005, 252 p. (in Russian)

Collin-Hansen C., Andersen R.A., Steinnes E. Molecular defense systems are expressed in the king bolete (Boletus edulis) growing near metal smelters, Mycologia, 2005, V. 97, Iss. 5, p. 973–983. doi: 10.1080/15572536.2006.11832747

Epelde L., Lanzen A., Blanco F., Urich T., Garbisu C. Adaptation of soil microbial community structure and function to chronic metal contamination at an abandoned Pb-Zn mine, FEMS Microbiol. Ecol., 2015, V. 91, Iss. 1, p. 1-11. doi: 10.1093/femsec/fiu007

Fang L., Liu Y., Tian H., Chen H., Wang Y., Huang M. Proper land use for heavy metal-polluted soil based on enzyme activity analysis around a Pb-Zn mine in Feng county, China, Environ. Sci. Pollut. R., 2017, V. 24, Iss.36, p. 28152–28164. doi: 10.1007/s11356-017-0308-4

Fernández M.D., Babin D., Tarazona J.V. Application of bioassays for the ecotoxicity assessment of contaminated soils. In book: Cummings S. (eds) Bioremediation. Methods in Molecular Biology (Methods and Protocols), V. 599. Humana Press, p.235-262. doi: 10.1007/978-1-60761-439-5_15

Gómez-Sagasti M., Alkorta I., Becerril J., Epelde L., Anza M., Garbisu C. Microbial monitoring of the recovery of soil quality during heavy metal phytoremediation, Water, Air & Soil Pollut., 2012, V. 223, Iss. 6, p.3249–3262. doi: 10.1007/s11270-012-1106-8

IUSS Working Group. WRB, World Reference Base for Soil Resources. International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps. Rome: FAO, 2014.

Polyak Y., Shigaeva T., Gubelit Y., Bakina L., Kudryavtseva V., Polyak M. Sediment microbial activity and its relation to environmental variables along the eastern Gulf of Finland coastline, J. Mar. Sys., 2017, V. 171, P. 101-110. doi: 10.1016/j.jmarsys.2016.11.017

Polyak Y.M., Bakina L.G., Chugunova M. V., Mayachkina N.V., Gerasimov A.O., Bure V.M. Effect of remediation strategies on biological activity of oil-contaminated soil - A field study, Int. Biodeterioration & Biodegradation. 2018, V. 126, p. 57-68. doi: 10.1016/j.ibiod.2017.10.004

Rao M.A., Scelza R., Acevedo F., Diez M.C., Gianfreda L. Enzymes as useful tools for environmental purposes, Chemosphere, 2014, V. 107, p. 145–162. doi: 10.1016/j.chemosphere.2013.12.059

Schloter M., Nannipieri P., Sørensen S.J., van Elsas J.D. Microbial indicators for soil quality, Biology and Fertility of Soils, 2018, V. 54, Iss. 1, p. 1-10. doi: 10.1007/s00374-017-1248-3

Singh P.K., Shrivastava A.K. Role of initial cell density of algal bioassay of toxic chemicals, J. Basic Microbiol., 2016, V. 56, Iss.7, p. 812–829. doi: 10.1002/jobm.201500597

Thavamani P., Malik S., Beer M., Megharaj M., Naidu R. Microbial activity and diversity in long-term mixed contaminated soils with respect to polyaromatic hydrocarbons and heavy metals, J. Environ. Management., 2012, V. 99, p. 10-17. doi: 10.1016/j.jenvman.2011.12.030

Wang, C.-W.; Liang, C.; Yeh, H.-J. Aquatic acute toxicity assessments of molybdenum (+VI) to Daphnia magna, Chemosphere. 2016, V. 147, p. 82–87. doi: 10.1016/j.chemosphere.2015.12.052

Wyszkowska J., Wyszkowski M. Activity of soil dehydrogenases, urease, and acid and alkaline phosphatases in soil polluted with petroleum, J. Toxicol. Environ. Health. 2010, V. 73, Iss. 17-18, p. 1202–1210. doi: 10.1080/15287394.2010.492004

Опубликован
2018-12-26
Как цитировать
Поляк, Ю. М., Бакина, Л. Г., Маячкина, Н. В., Дроздова, И. В., Каплан, А. В., & Голод, Д. Л. (2018). Биодиагностика состояния окультуренной городской почвы, загрязненной тяжелыми металлами, методами биоиндикации и биотестирования. Почвы и окружающая среда, 1(4), 231-242. https://doi.org/10.31251/pos.v1i4.34
Раздел
Антропогенные, агрогенные и городские почвы