Материал: Іутинська Г.О. Ґрунтова мікробіологія

Забруднення міддю

Забруднення ртуттю

Рис. 12.6. Відхилення від чисельності органогетеротрофних мікроорганізмів у ґрунті контрольної ділянки

244

Дослідження, проведені А.Ф. Антипчук щодо видової та штамової чутливості діазотрофів до катіонів двовалентних важких металів пока­ зали, що при забрудненні ґрунту на рівні 5 ГДК і більше спостерігається значне пригнічення розвитку вільноіснуючих азотфіксуючих мікроорга­ нізмів (табл. 12.5). Найбільш стійкими до негативної д ії важких металів виявились олігоазотрофні мікроорганізми, а найбільш вразливими - представники роду АгсЛоЬасівг. Чутливість останніх до антропогенних забруднень можна використати як індикатор забруднення ґрунту. За зменшенням негативного впливу на вільноіснуючі діазотрофи дослідже­ ні метали можна розташувати у такій послідовності: Нр2* > РЬ2* > Сі?* > С (Ґ > 5г2*.

Іони важких металів негативно впливають на параметри росту ризобій. На прикладі бульбочкових бактерій гороху та люцерни показано, що під дією лолютантів у симбіотрофних азотфіксаторів лаг-фаза по­ довжується на 4 -8 годин, питома швидкість росту зменшується в 1,6-3,3 рази, вихід біомаси знижується в 1,1—3,0 рази. Виявлено посилення пи­ томої продуктивності екзололісахаридів ризобіями під дією зростаючих доз полютантів. Це може бути одним із механізмів захисту симбіотроф­ них азотфіксуючих бактерій від шкідливої д ії важких металів і форму­ вання їх екологічної пластичності.

Таблиця 12.5

Кількість вільноіснуючих азотфіксуючих мікроорганізмів у фунті, забрудненому важкими металами у дозі 5 ГДК

Дослідження системи “мікроорганізм - рослина' на прикладі сим­ біозу В.]аропісит з рослинами сої показало, що в забрудненому ґрунті порушуються процеси формування та функціонування бобово-ризобі-

245

ального симбіозу: знижуються активність нодуляцм та інтенсивність фік­ сації атмосферного азоту, зменшуються листова поверхня і фотосинте­ тична активність рослин. Виявлені порушення призводять до зменшен­ ня врожаю і погіршення його якості за рахунок зниження вмісту білка {табл. 12.6).

Таблиця 12.6

Формування та ефективність симбіозу

соїз Bradyrhizobium Japonicum у грунті, забрудненому важкими металами

Повільнороспі бульбочкові бактерії роду Bradyrtiizobium виявилися більш стійкими до дії важких металів, ніж швидкорослі представники роду Rhizobium. За чутливістю до важких металів бульбочкові бактерії розподіляються у такій послідовності:

R.leguminosarum > R.melikiti > B.galega > B.japonicum > BJupinî.

Невід'ємним компонентом мікробних ценозів ґрунтів є стрептоміцети. Вони не тільки широко розповсюджені в природі, але й мають великі потенційні можливості як активні продуценти антибіотиків, ферментів, вітамінів групи В, пектинів та ік. Стрелтоміцети виявляють чутливість до високих концентрацій важких металів у ґрунті, проте окремі їх штами є стійкими до цих забруднень. Тип ґрунту визначає стійкість стрептоміцетів до важких металів, наприклад, S.coelicolor та S.melanocyclus у дер­ ново-підзолистому ґрунті витримують забруднення солями свинцю до 100 мг/кг, в той час як у чорноземі вони виживають при збільшенні дози удвічі.

246

О.В. Валагуровою і В.Є. Козирицькою були досліджені культуральні і фізіологічні особливості окремих видів стрелтоміцетів в умовах змодвльованого забруднення важкими металами природних та штучних середовищ.

Лабораторні досліди з колекційними культурами показали, що під впливом іонів важких металів колонії стрептомїцетів дрібнішали; куль­ тури втрачали повітряний міцелій, а якщо він і утворювався, то був зна­ чно слабшим і знебарвлювався; субстратний міцелій також втрачав природне забарвлення; культури поступово втрачали здатність до спо­ роутворення. Розчинний пігмент, якщо він і був на початку, зникав одно­ часно з погіршенням росту культури.

Серед стрелтоміцетів були виявлені культури як чутливі, так і стійкі до важких металів. Найбільш чутливими були Streptomyces versipellis

(секція Cinereus /серія Achromogenes), S.griseoalbus (Albus / Aibocoforatus) та S.viridogenes (Cinereus / Chrysomallus). Ці культури можна вико­ ристовувати як тест-об'єкти на забруднення ґрунту важкими металами.

Стійкі культури стрелтоміцетів (S.albaduncus, S.alboviridis) добре росли за присутності окремих металів і здатні були накопичувати в 1 г сухого мі­ целію до 230 мкг міді, до 209 мкг кадмію та до 653 мит свинцю. Стійкі куль­ тури можна використовувати як біологічний меліорант забруднених фунтів.

За природних умов у фунті забруднених ділянок чисельність стрептомгцетів зменшувалась у 2.5-7 разів у порівнянні з контрольним. При цьому відбувалась суттєва якісна перебудова таксономічної структури угруповання стрелтоміцетів.

У забрудненому фунті спостерігали значне збільшення відносного вмісту представників серій Aibocotoratus та Achromogenes, а також зме­ ншення, і навіть зникнення, представників серій Violaceus та Fuscus.Такі зміни можуть бути індикаційними показниками на забруднення фунтів важкими металами.

Шляхи оздоровлення ґрунтів, забруднених важкими металами

Захист грунтів від техногенних забруднень базується перш за все на вдосконоленні технології і принципів організації виробництва. Ство­ рення замкнених технологічних циклів, організація безвідходного виро­ бництва різко скорочують, іноді навіть зовсім виключають джерела над­ ходження до ґрунту забруднень.

Що ж стосується фунтів, забруднення яких техногенними відходами перевищує ГДК, то для відновлення їх до стану, придатного для викорис­ тання, необхідно проводити спеціальні заходи. Такі заходи називаються

санацією ґрунтів, реабілітацією, оздоровленням. Виділяють такі методи санації грунтів, забруднених важкими металами: переміщення І видален­ ня забруднень, регулювання рухомості важких металів у ґрунті, фітосанація, використання мікроорганізмів для реабілітації фунтів.

247

- Переміщення і видалення забруднень. Достатньо ефективним і еко­ номічно доцільним заходом є звичайна оранка ґрунту з обертом скиби на глибину 25-30 см. За високих рівнів забруднення знімають і видаляють з поля верхній шар ґрунту. Для цього використовують спеціальну техніку, скрепери, грейдери, бульдозери. Проте слід мати на увазі, що видалення поверхневого шару ґрунту призводить до зниження його родючості. В ІН­ Ш ИХ випадках, кали забруднення концентрується в спеціальних місцях захоронення (траншеях), це може викликати забруднення ґрунтових вод.

- Регулювання рухомості важких металів у фунті можна проводи­ ти як шляхом їх закріплення, так і, навпаки, підвищення їх розчинності. Фіксація (закріплення) речовин у ґрунті сприяє зменшенню їх надходжен­ ня як у рослини, так і в фунтові води. Перехід важких металів у форми, які недоступні рослинам, є найчастіше наслідком їх взаємодії з гумусови­ ми сполуками фунту з утворенням органо-металічних комплексів. Фікса­ ція важких металів у фунті може бути результатом їх взаємодії з неорга­ нічними сполуками, наприклад, сірководнем, карбонат- і фосфат-іонами.

На рухомість важких металів у ґрунті значно впливають окисновідновні умови (рН). Нейтральні і лужні умови обмежують рухомість ва­ жких металів, оскільки більшість їх зв’язується і осаджується карбона­ тами. Для зниження до мінімуму доступності важких металів необхідно підтримувати рН у ґрунті близько 6,5.

Для зв'язування важких металів застосовують спеціальні сорбенти органічної і неорганічної природи. Позитивні результати дає викорис­ тання цеолітів як неорганічних сорбентів. Природні цеоліти - це гідроалюмосилікати каркасної будови, які мають порожнини і канали молеку­ лярного розміру. Вони є активними сорбентами забруднень, а одночас­ но і джерелами елементів живлення, завдяки чому покращують фізичні властивості ґрунтів. Внесення цеолітів у фунт супроводжується істот­ ним зменшенням (на 20-60% ) акумуляції рослинами стронцію, нікелю, хрому, марганцю.

Для зменшення рухомості важких металів і детоксикації ф унту мо­ жна використовувати також субстрати, які мають високу ємність погли­ нання по відношенню до забруднень: глину, глинисті мінерали (верми­ куліт та монтморилоніт), декарбонізований кальцит, сапропель. Для са­ нації великих територій як сорбенти використовують торф і буре вугілля.

Підвищення рухомості дає можливість переміщення іонів важких металів у більш глибокі шари ґрунту, що також зменшує небезпеку над­ ходження їх до рослин і організму людини, проте може спричинити за­ бруднення фунтових вод. У кислому середовищі елементи активно міг­ рують униз по фунтовому профілю і можуть виноситись за його межі з ґрунтовими водами.

248