Анализ влияния различных доз формальдегида на почвенную микробиоту

Аннотация

Н. А. Ильина, Т. В. Фуфаева, Н. А. Казакова Анализ влияния различных доз формальдегида на почвенную микробиоту. В статье рассмотрена влияние различных доз формальдегида на почвенную биоту.

Содержание работы

В настоящее время актуальной проблемой является загрязнение почвы органическими и неорганическими веществами, такими как аммиак, фенол, формальдегид, твердые частицы. Также важной проблемой является изучение состава почвы и нахождение путей очистки от токсикантов. Их действие на микроорганизмы зависит от концентрации и продолжительности воздействия, а также рН среды и температуры. Чувствительность различных видов к одному и тому же антисептику неодинакова. В результате накопления во внешней среде эти вещества представляют серьезную опасность с точки зрения их биологической активности и токсических свойств. Концентрация загрязняющих веществ в значительной мере определяется географическими условиями конкретного района. Она зависит не только от количества и мощности источников загрязнения, но также и от местных особенностей природных условий. Поэтому при планировании и проектировании размещения предприятий необходимо учитывать господствующие направления ветров, характер рельефа, местные особенности климата [1].

В настоящее время необходим серьезный контроль (мониторинг) за состоянием окружающей среды и охраной ее компонентов. Сложившаяся ситуация вынуждает обратить внимание на возможность разработки способов для рекультивации земель, загрязненных химическими веществами. Несмотря на большое количество работ, посвященных вопросу оценки воздействия химических веществ на почвы, остается неясной. Поэтому изучение действия формальдегида на почву и почвенные микроорганизмы актуально.

В 1868 г. А. Гофман получил формальдегид при пропускании смеси паров метанола с воздухом через накаленную платиновую спираль и идентифицировал его. Этот прием был положен в основу современных методов производства формальдегида [3].

Формальдегид представляет собой бесцветный раздражающий газ с резким, удушливым запахом, обладающей общей ядовитостью. Порог восприятия запаха формальдегида составляет 0,83 промилле. Он хорошо растворим в воде при комнатной температуре. Вызывает поражение ЦНС, легких, печени, почек, органов зрения. Возможно кожно-резорбтивное действие. Он обладает аллергенным, мутагенным, сенсибилизирующим, канцерогенным действием [2].

В промышленности формальдегид производится в виде раствора, известного под названием формалин. Человек применяет формальдегид как реагент при производстве различных продуктов химической промышленности, однако данное вещество встречается и в естественных условиях. Главным его источником в природе являются реакции фотохимического характера, происходящие в атмосфере планеты в теплые месяцы. Содержание формальдегида в воздухе крупных населенных пунктов повышено за счет того, что он является продуктом горения топлива автомобильного транспорта.

Формальдегид употребляют в виде 40 % раствора — так называемого формалина. Его противомикробное действие объясняется тем, что он присоединяется к аминогруппам белков и вызывает их денатурацию. Формальдегид убивает как вегетативные формы, так и споры [3].

Способность формальдегида подавлять жизнедеятельность микроорганизмов зависит от его концентрации и времени контакта с микробом. Формальдегид оказывает бактерицидное действие на почвенные бактерии, в том числе на азотфиксирующие, от содержания которых зависит благополучие почвы. Под действием формальдегида содержание почвенных бактерий сокращается в 30 раз, что приводит к потере плодородных свойств почв. Угнетается корневая система растений, увеличивается подвижность верхнего почвенного покрова, уменьшается его механическая прочность, в результате активизируются экзогенные процессы: ветровая и водная эрозия почв, оврагообразование в пониженных частях рельефа.

Исследуются образцы почв по общепринятой методике. Отбор почвы проводили в соответствии с ГОСТ 28168-89. Статистическую обработку данных проводили с помощью встроенного статистического пакета Excel (MS Office 2007). Формальдегид определяли согласно методике СанПиН 42-128-4433-87. Повторность всех экспериментов трехкратная [4].

Результаты наших исследований показали влияние различных доз формальдегида на численность микрофлоры почвы. Установлено, что в течение 30 суток происходило увеличение или уменьшение содержания различных видов бактерий в зависимости от концентрации внесённой дозы формальдегида. В течение 30 суток наблюдалось увеличение содержания гетеротрофных бактерий в почве. Внесение в почву концентрации 10 ПДК не сразу отразилось на размножение бактерий. В почве с максимальными дозами (100 и 1000 мг/кг) уже на пятые сутки количество бактерий на 10–45 % превышало контрольные значения, так к 30 дню численность гетеротрофов во всех пробах почвы увеличилась до 147–154 %. Отмечено снижение содержания плесневых грибов во всех пробах с формальдегидом, так как образующиеся продукты разложения препарата обладали токсическим действием. Анализ динамики численности актиномицетов показал непрерывное снижение их количества в пробах с формальдегидом.

После 4 пассажа в новую питательную среду отбирали изолированные колонии. Таким образом удалось получить 2 изолята, устойчивых к формальдегиду в концентрации 50 мг/л. Выделенные штаммы бактерий были обозначены под шифрами Фд1 и Фд2. При микроскопическом изучении видов бактерий установлено, что это тонкие грамотрицательные палочки; на агаре Хоттингера pH 7,6 через 24 часа инкубации при температуре плюс 28^оC вырастают матовые, бугристые, с фестончатым краем колонии, дающие цветочный запах. Вызывает равномерное помутнение бульона и образует белую пленку на поверхности. Штаммы подвижны. Физиолого-биохимические признаки: аэроб растет при температуре 5–42^оС, оптимум роста 28–37^оС. Оптимальный pH сред колеблется в пределах 7,0–7,6.

Определение систематического положения отобранных штаммов проводится в соответствии с определителем бактерий Берги [4] по настоящее время.

Результаты обследования почв должны учитываться при определении и прогнозе степени их опасности для здоровья и условий проживания населения, разработке мероприятий по их рекультивации, генерального плана и схем районной планировки, при решении очередности санационных мероприятий в рамках комплексных природоохранных программ, оценки эффективности экологического контроля за объектами негативного воздействия.