Почвенный микробиом играет важную роль в процессах педогенеза и функционирования почвы. Роль микробиома особенно значима на начальных этапах формирования почв в техногенных ландшафтах на не характерных для данной территории породах, таких как гипсосодержащие отходы (ГСО) химического производства. Целью исследования была оценка структуры и состава альгофлоры и прокариотного компонента микробного сообщества в молодой почве, формирующейся при самозарастании отвала ГСО химического предприятия. Объектом исследования служил эмбриозём, формирующийся в условиях подзоны южной тайги европейского Северо-Востока на самозарастающем в течение более 20 лет открытом хранилище ГСО, в качестве условного фона – почва на алюмосиликатной породе – пойменном аллювии под разнотравным лугом на примыкающей к хранилищам отходов территории.В почве фонового участка методом прямого микроскопирования почвы, стёкол обрастания и чашечных культур выявлено 16, в эмбриозёме – 19 видов микрофототрофов. Видовое разнообразие представлено цианобактериями, зелёными и диатомовыми водорослями. В прокариотном компоненте сообщества эмбриозёма выявлены (по разнообразию последовательностей генов 16S рРНК) представители 12 бактериальных и 1 архейного филума. Доминанты на уровне филума в сообществах эмбриозёма и фоновой почвы были одинаковы – Proteobacteria (в среднем 28,6%) и Actinobacteria (17,4%). На долю Verrucomicrobia, Acidobacteria и Bacteroidetes пришлось в среднем по 3–6% от общего числа таксонов. Микробиом эмбриозёма отличался от зрелой почвы фонового участка наличием в составе минорных представителей Chloroflexi (1%), Cyanobacteria (0,3–0,4%) и Firmicutes (0,1%). Изучение состава и структуры почвенного микробиома на первых этапах педогенеза дало ценную информацию для понимания факторов, способствующих почвообразованию, а также для оптимизации методов рекультивации.
На базе ликвидированного объекта уничтожения химического оружия (ОУХО) в Кировской области создаётся производственно-технический комплекс Экотехнопарк «Мирный» (далее – ПТК). На основе опыта проведения мониторинга растительности в санитарно-защитной зоне и зоне защитных мероприятий ОУХО даны рекомендации по организации системы мониторинга растительности на территориях, прилегающих к химически опасным объектам. При перепрофилировании ОУХО необходимо учитывать состояние растительности до начала деятельности нового предприятия и рассматривать это состояние как природно-антропогенный фон. Он будет отличаться от естественного фона, но будет объективно отражать влияние на окружающую среду нового предприятия. Травянистая (луговая) растительность отличается большей пластичностью во времени. В связи с этим в таёжно-лесной зоне мониторинг растительности на лесных участках является более информативным, чем на луговых. Рекомендуемый регламент наблюдений за состоянием растительности – ежегодно один раз в одно и то же время; отбор проб хвои и талломов лишайника проводится одновременно с наблюдениями за растениями. При организации мониторинга объекта участки мониторинга растительности следует располагать на разном расстоянии от источников загрязнения с учётом розы ветров и сети мониторинга почв, а также наличия индикаторных видов. При выявлении в талломах лишайников и в хвое загрязняющих веществ, образующихся в результате деятельности ПТК, сеть наблюдений необходимо расширить в соответствующих направлениях с учётом наличия видов-индикаторов. Для вычленения влияния природных факторов следует проводить исследования на фоновых территориях. Пролонгированное действие объекта рекомендуется оценивать по изменению концентраций загрязняющих веществ в лишайниках и хвое сосны на разном удалении от источника воздействия.
На примере техносолей, сформировавшихся на территории бывшего хвостохранилища жидких отходов химического предприятия в долине реки Вятки, изучены состав и таксономическая структура филума Actinobacteria. Исследовано разнообразие актинобактерий в образцах почв, отобранных с трёх пространственно удалённых площадок мониторинга (СГ, СУ1 и СУ2), различающихся по комплексу физико-химических свойств и характеру растительного покрова. Результаты сопоставлены с фоном – аллювиальной почвой (ФП), отобранной на территории ГПЗ «Нургуш». Исследования проведены с использованием высокопроизводительного секвенирования по технологии Illumina и культуральным методом (посев). Культуральный метод выявил в составе актинобактериальных комлексов представителей родов Streptomyces, Micromonospora, Streptosporangium и ряд олигоспоровых форм. Общая численность актиномицетов в образцах техносолей изменялась от 2,4·104 до 1,8·105 КОЕ/г, а в фоновой почве составила 8,5 · 103 КОЕ/г. Семейства актиномицетов, установленные методом посева, были обнаружены и с помощью метода ампликонного секвенирования участка V4 гена 16S рРНК. Молекулярный метод вместе с тем позволил выявить в исследуемых образцах и ряд других таксонов, в том числе, не имеющих культивируемых представителей или пока неклассифицированных. C помощью ампликонного секвенирования было установлено, что представители филума Actinobacteria в образцах техногенных почв являются абсолютными доминантами по относительному обилию в общем бактериальном разнообразии. Доля актинобактерий в этих почвах колеблется от 33 до 41%, тогда как в фоновой почве составляет только 22%. Actinobacteria в образцах техносолей были представлены семействами Micromonosporaceae, Micrococcaceae, Nocardioidaceae, Microbacteriaceae, Thermomonosporaceae, Pseudonocardiaceae, Actinosynnemataceae и Intrasporangiaceae и др. Таксономический спектр актинобактерий в образце ФП был сходен с техносолями, но долевое соотношение таксонов при этом было иным. Полученные результаты будут использованы в дальнейших исследованиях почвенной актинобиоты в связи с изменениями экосистем, нарушенных хозяйственной деятельностью человека, а также представляют интерес для поиска и выделения природных штаммов актинобактерий в целях биотехнологии.
Представлены результаты мониторинга высшей растительности и почвенной альгоцианофлоры на территории самозарастающего хранилища жидких отходов после рекультивации. Видовой состав высших растений и альгоцианофлоры на площадках мониторинга зависит от всей совокупности факторов почвообразования: исходной неоднородности субстрата, рельефа, условий увлажнения. Пониженный рельеф и избыточное увлажнение способствуют развитию влаголюбивых видов высших растений, водорослей и цианобактерий; плотность дернины злаков обостряет конкурентные отношения высших растений (монодоминантность) и способствует снижению видового разнообразия микрофототрофов. Доминантами сообществ микрофототрофов на всех площадках являются цианобактерии, составляя 43–47% от видового разнообразия. Отмечено мало видов жёлтозелёных и эустигматофитовых водорослей, чувствительных к техногенному загрязнению. Закономерной связи между загрязнением грунтов, видовым разнообразием растительности и составом альгоцианофлоры не выявлено. Отмечено, что со временем сходство альгоцианофлор на площадках мониторинга возрастает. Максимальные различия видового состава водорослей и ЦБ, выявленные на площадке под моноассоциацией тростника обыкновенного, обусловлены избыточным увлажнением почв в понижении рельефа.
По материалам инженерно-экологических изысканий на проектирование производственно-технического комплекса (ПТК) «Марадыковский» по обработке, утилизации и обезвреживанию отходов I и II классов опасности сделан анализ расчётных выбросов загрязняющих веществ (ЗВ) в атмосферный воздух, в перечень которых входит 49 веществ различной химической природы и степени опасности. Проведено ранжирование ЗВ по величине критерия опасности этих веществ, учитывающего их токсичность и объёмы выброса в атмосферу. По полученным данным в программу экологического мониторинга атмосферного воздуха рекомендуется включить 22 приоритетных показателя. Кроме общепромышленных ЗВ (оксиды серы, азота, углерода, взвешенные вещества), к ним отнесены специфические ЗВ, характерные для предприятий по утилизации и обезвреживанию опасных промышленных отходов – это диоксины, бенз[а]пирен, оксиды кадмия, меди, никеля, свинца, алюминия, цинка, железа(III), ртути, а также аммиак, газообразные соединения фтора, хлороводород, циановодород. Предложено включить в программу мониторинга атмосферного воздуха мониторинг снежного покрова и показатели отклика биоты на техногенное атмосферное воздействие. Разработана карта-схема сети и предложен регламент проведения экологического мониторинга атмосферного воздуха.
Ключевые слова: мониторинг атмосферного воздуха, утилизация и обезвреживание промышленных отходов, приоритетные загрязняющие вещества
Проведена оценка загрязнения снежного покрова и почв разных функциональных зон г. Кирова тяжёлыми металлами (ТМ). Судя по состоянию снежного покрова, уровень загрязнения воздуха Zn, Cu, Pb, Ni, Cd в зимний период в разных функциональных зонах северной части города и на фоновой территории различается незначительно, но существенно варьирует по годам наблюдений. Выявлена корреляционная связь (r = 0,98–0,99) между содержанием ТМ в снежном покрове и их валовым содержанием в почве.
Показано, что уровень загрязнения почв будет зависеть от выбранных фоновых показателей. При отсутствии превышений ориентировочно допустимых концентраций валовых форм ТМ показатель суммарного загрязнения (Zc) соответствует среднему уровню загрязнения почв в промышленной зоне. Загрязнение диагностируется по накоплению подвижных соединений ТМ, причём коэффициенты подвижности (показатели, не зависящие от выбранного фона) позволяют оценить риск накопления в почвах Pb и Cd в обменной и связанной с карбонатами формах в промышленной, а также в рекреационной зонах северной части города, как очень высокий.