Новосёлова Е. И., Волкова О. О., Хазиев Ф. Х., Турьянова Р. Р. Особенности ферментативного дегидрирования органических веществ в почвах, загрязненных тяжелыми металлами // Научная жизнь. Т. 15. Вып. 10. С. 1312-1320. DOI: 10.35679/1991-9476-2020-15-10-1312-1320

Новосёлова Евдокия Ивановна, д-р биол. наук, профессор, профессор кафедры «Экология и безопасность жизнедеятельности», ФГБОУ ВО «Башкирский государственный университет»: Россия, 450076, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Заки Валиди, 32.

Волкова Ольга Олеговна, аспирант кафедры «Экология и безопасность жизнедеятельности», ФГБОУ ВО «Башкирский государственный университет»: Россия, 450076, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Заки Валиди, 32.

Хазиев Фангат Хаматович, д-р биол. наук, профессор, чл.-корр. Академии наук Республики Башкортостан, заслуженный деятель науки Российской Федерации и Башкирской АССР, гл. науч. сотр. лаборатории почвоведения, ФГБНУ «Уфимский федеральный исследовательский центр Российской академии наук»: Россия, 450054, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Проспект Октября 69.

Турьянова Расима Рифгатовна, канд. биол. наук, доцент, доцент кафедры «Физиология и общая биология», ФГБОУ ВО «Башкирский государственный университет»: Россия, 450076, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Заки Валиди, 32.

Тел.: (927) 934–03–57

E-mail: novoselova58@mail.ru

Изучено влияние тяжёлых металлов I (Pb, Cd, Zn) и II (Cu) классов опасности на дегидрогеназную активность почв, играющую важную роль в трансформации в них органического вещества. Проведен годовой модельный эксперимент на трёх типах среднесуглинистых почв (серая лесная, чернозём типичный, урбанозём) с внесением разных доз свинца и кадмия в виде уксуснокислых солей, цинка и меди в виде сульфатов. Выявлено снижение интенсивности дегидрирования органических веществ с ростом дозы изученных металлов на 3, 90, 180 и 360 сутки с начала эксперимента. Это подтверждалось достоверными коэффициентами корреляции, которые находились в пределах (-0,63)–(-0,99) при р ≤ 0,05. Данная закономерность проявлялась уже при минимальных дозах поллютантов. Повышение содержания токсикантов усиливало ингибирующий эффект. Свинец в разных дозах снижал интенсивность процессов дегидрирования органических веществ на 28–46%, кадмий на 4–42%, цинк на 2–35%, медь на 3–45%. В течение эксперимента не выявлен тип почвы с большей устойчивостью дегидрогеназ к воздействию загрязнителей. В годовой динамике интенсивность дегидрогеназных реакций снизилась в серой лесной почве на 4–40% и черноземе типичном на 4–32% и в урбаноземе на 3–45%. Процессы трансформации органических соединений в почвах динамичны во времени и протекали по-разному в зависимости от их типа и металла. Установленные закономерности в изменении дегидрогеназной активности позволяют рекомендовать ее в качестве критерия оценки негативного влияния свинца, кадмия, цинка и меди на дегидрирование органических веществ в почвах за счёт ферментных систем.

Список литературы:

1. Ананьева Ю. С., Шпис Т. Э. Влияние загрязнения свинцом на биологические свойства чернозема выщелоченного // Вестник АГАУ. – 2010. – № 10. – С. 29–32.

2. Вагабов В. М., Иванов А. И., Кулаковская Т. В., Кулаковская Е.В., Петров В. В., Кулаев И. С. Выход ионов калия из клеток и сферопластов дрожжей Saccharomyces cerevisiae при воздействии катионов серебра и меди // Биохимия. – 2008. – Т. 73, № 11. – С. 1524–1528.

3. Гринченко Т. А., Маклюк Е. И., Журавлева И. М. Биохимическая активность и функционально-структурные особенности микробного ценоза чернозема типичного, загрязненного тяжелыми металлами // Почвоведение и агрохимия. – 2013. – № 2(51). – С. 134–142.

4. Кайданова О. В., Борисочкина Т. И., Суслова С. Б., Замотаев И. В., Тельнова Н. О. Тяжелые металлы в почвах свалки промышленных отходов (Курская область) // Экология урбанизированных территорий. – 2019. – С. 41–48.

5. Конышева Е. Н. Влияние тяжелых металлов и их детоксикантов на содержание гумуса в черноземе выщелоченном в условиях лесостепной зоны Красноярского края // Вестник КрасГАУ. – 2011. – № 8. – С. 153–156.

6. Кузьмина И. В., Гладкова Е. Д., Зинченко Н. А. Влияние автотранспорта на окружающую среду // Экология и промышленность России. – 2011. – № 7. – С. 42–44.

7. Мазей Н. Г. Влияние ионов Сd+2 и Рb+2 на рост и развитие растений пшеницы // Известия Пензенского государственного педагогического университета им. В. Г. Белинского. – 2008. – № 14. – С. 33–38.

8. Мукашева М. А., НугумановаШ.Н., Суджиков Д. В. Влияние тяжелых металлов на окружающую среду и здоровье населения // Вестник Карагандинского университета. – 2016. – Т. 21, № 1. – С. 59–65.

9. Новоселова Е. И., Волкова О. О., Турьянова Р. Р. Ферментативная трансформация органических остатков в почвах, загрязненных тяжелыми металлами // Экология урбанизированных территорий. – 2019. – № 1. – С. 75–81.

10. Хазиев Ф. Х. Методы почвенной энзимологии. – М. : Наука, 2005. – 252с.

11. Шорец М. А., Балаева-Тихомирова О. М. Содержание ионов тяжелых металлов и ферментативная активность урбаноземов Витебской области при различной антропогенной нагрузке // Вестник Гродненского государственного университета имени Янки Купалы. Серия 5. Экономика. Социология. Биология. – 2017. – Т. 7, № 2. – С. 154–162.

12. Щелчкова М. В., Стручкова Л. К., Федоров И. А. Комплексное влияние тяжелых металлов на ферментативную активность и эффективное плодородие мерзлотной луговочерноземной почвы // Вестник СВФУ. – 2010. – № 4. – С. 16–21.

13. Heemsbergen D., Warne M., McLaughlin M., Kookana R. The Australian Methodology to Derive Ecological Investigation Levels in Contaminated Soils. CSIRO // Land and Water Science Report. – 2009. – Vol. 43/09.

14. Minkina T. M., Nevidomskaya D. G., Pol’shina T. N., Fedorov Yu. A., Mandzhieva S. S., Chaplygin V. A. [et al]. Heavy metals in the soil–plant system of the Don River estuarine region and the Taganrog Bay coast // J. Soils Sediments. – 2017. – Vol. 17, № 5.

FEATURES OF ENZYMATIC DEHYDROGENATION OF ORGANIC SUBSTANCES IN SOILS CONTAMINATED WITH HEAVY METALS

Novoselova Evdokia Ivanovna, Dr. of Biol. Sci., Prof., Depart. of Ecology and Life Safety, Bashkir State University, Ufa, Russia.

Volkova Olga Olegovna, Post-graduate student, Depart. of Ecology and Life Safety, Bashkir State University, Ufa, Russia.

Khaziev Pangat Khamatovich, Dr. of Biol. Sci., Prof., corresponding member Academy of Sciences of the Republic of Bashkortostan, Honored Worker of Science of the Russian Federation and Bashkir ASSR, Senior Staff Scientist of Laboratories of Soil Science, Ufa Federal Research Center of the Russian Academy of Sciences, Ufa, Russia.

Turanova Rasim Rifhatovna, Cand. of Biol. Sci., Ass. Prof., Depart. of Physiology and General Biology, Bashkir State University, Ufa, Russia.

Keywords: heavy metals, lead, cadmium, zinc, copper, soils, pollution, enzymes, anaerobic dehyrogenases.

Abstract. The influence of heavy metals of hazard classes I (Pb, Cd, Zn) and II (Cu) on the dehydrogenase activity of soils, which plays an important role in the transformation of organic matter in them, was studied. An annual model experiment was carried out on three types of medium-loamy soils (gray forest, typical chernozem, urbanozem) with the introduction of different doses of lead and cadmium in the form of acetic acid salts, zinc and copper in the form of sulfates. A decrease in the intensity of dehydrogenation of organic substances with an increase in the dose of the studied metals on 3, 90, 180 and 360 days from the beginning of the experiment was revealed. This was confirmed by reliable correlation coefficients, which were in the range (-0.63) – (-0.99) at p ≤ 0.05. This pattern was already evident at minimal doses of pollutants. An increase in the content of toxicants increased the inhibitory effect. Lead in different doses reduced the intensity of the processes of dehydrogenation of organic substances by 28-46%, cadmium by 4-42%, zinc by 2-35%, copper by 3-45%. During the experiment, the type of soil with greater resistance of dehydrogenases to pollutants was not identified. In annual dynamics, the intensity of dehydrogenase reactions decreased in gray forest soil by 4-40% and typical chernozem by 4-32% and in urbanozem by 3-45%. The processes of transformation of organic compounds in soils are dynamic in time and proceeded differently depending on their type and metal. The established regularities in the change of dehydrogenase activity allow us to recommend it as a criterion for assessing the negative impact of lead, cadmium, zinc and copper on the dehydrogenation of organic substances in soils due to enzyme systems.