Распространение мицелиальных грибов в водных объектах Поволжья

Первоочередная экологическая задача – это обеспечение микробиологической безопасности питьевой воды, контролируемая бактериологическими показателями, указывающие фекальное и прочие загрязнение сточных вод, резервуара мирового бассейна. Мицелиальные грибы и бактерии, находящихся в воде, могут вызвать заболевания, отличные от желудочно-кишечных [2, 6]. Присутствие условнопатогенных грибов в питьевой воде может вызвать аспергиллёз легких, аллергию, оппортунистические инфекции и интоксикации, и ряд других более серьезных заболеваний [5, 8]. Преобладание грибов рода Aspergillus, Penicillium и Cladosporium напрямую зависит от климатических изменений температуры, влажности, содержания химических элементов в субстратах [10]. Плесневые грибы обладают защитной системой выживания в экстремальных условиях, у многих микромицет формируется защитная система от стресса к способности рационального использования энергетических ресурсов при росте на мало доступных источниках питания [4]. Плесневые грибы могут сорбировать радионуклиды, транспортировать радиоактивные элементы внутрь клетки и переводить их в растворимую форму, используя в биотехнологических процессах «себе во благо» [1, 7].

Материал и методы исследований. Для микологического и химического анализа было отобрано 13 проб воды из рек Республик Татарстан, Чувашия, Марий-Эл.

Пробы воды отбирали из рек в со-отвествии с правилами асептики и антисептики, чтобы предотвратить попадание пыли и прочих включений. Пробы брали на глубине 15-25 см с поверхности водоема. Воду отбирали в трех повторностях, в стеклянные емкости вместимостью 0,5 литра и закупоривали стерильной пробкой.

Пробы транспортировали с соблюдением правил асептики и антисептики, оставляя пространство между пробкой и поверхностью воды. При транспортировке пробы охлаждали до температуры – 20 С, используя аккумулятор холода. Исследования проб воды проводили строго в течение 8 часов с момента отбора.

Пробы воды для определения общего числа грибов (ОЧГ) высевали по 1 мл в чашки Петри на агаризированные среды Чапека с желчью. Состав среды Чапека с желчью: сахароза – 30 г; натрий азотнокислый – 2 г; калий фосфорнокислый однозамещенный – 1 г; магний сернокислый – 0,5 г; калий хлористый – 0,5 г; железо сернокислое закисное – 0,01 г; желчь медицинская – 100 мл; вода дистиллированная – 1000 мл; агар-агар – 25 г; pH 5,0-5,5. Все образцы воды исследовали в двух последовательностях, соблюдая условия асептики во избежание контаминации полевыми изолятами. Подсчет ОЧГ проводили по формуле:

Х = Sc:(0,1*V i +0,01*V 2 + 0,001*¥ э )

где Х - суммарное число грибов, выраженное количеством колониеобразующих единиц (КОЕ) в 1 г продукта; Ес -сумма колоний на всех чашках, подсчитываемая в посевах всех трех последовательно разведенных взвесей; V 1 - объем взвеси 1 (разведение10^-1); V 2 - объем взвеси 2 (разведение 10^-2); V 3 - объем взвеси 3 (разведение 10^-3).

Плесневые грибы в первичном посеве идентифицировали визуально и микроскопически.

Культуру гриба выделяли методом непосредственного пересева колоний. С помощью пипетки Пастера и микологического крючка отбирали часть мицелия гриба, помещая на поверхность питательной среды методом вкола. Инкубацию мицелия проводили при температурном режиме 25 0С. После 3-4 суток готовили препараты для идентификации гриба. Мицелий со спороношением, взятые при помощи иглы из чашки, помещали на предметное стекло с добавлением дистиллированной воды, делали промывку мицелия 96 % этиловым спиртом. Перед просмотром препарат покрывали покровным стеклом и микроско- пировали при увеличении х10 и х40.

Родовую и видовую идентификацию грибов проводили с помощью специальных определителей и атласов [3, 9].

Жесткость воды определяли при образовании комплексных соединений Трилона Б с ионами щелочноземельных элементов. Определение проводили титрованием пробы раствором Трилона Б при рН=10 в присутствии индикатора. Мутные пробы воды фильтровали через фильтр «синяя лента». В химический стакан емкостью 250 см3 помещали 100 мл анализируемой воды, с добавлением 5 мл буферного раствора (рН = 10±0,2), 0,07-0,1 г сухой смеси индикатора (эриохром черный Т с хлоридом натрия) и титровали раствором Трилона Б 25 ммоль/дм3 до изменения эквивалентной окраски от краснофиолетовой до синей с зеленоватым оттенком.

Для жесткости воды определяли коэффициент правки (К) к концентрации раствора Трилона Б с использованием стандартных растворов ионов магния концентрацией 25 ммоль/дм3. Жесткость воды рассчитывали по формуле:

Ж = (M*K'*V тр):Vпр где М - коэффициент пересчета, равный 2Стр (М=50); К- коэффициент поправки к концентрации раствора Трилона Б; Vтр - объем раствора Трилона Б, израсходованный на титрование, см3; V пр - объем пробы воды, взятой для анализа, см3.

Определение нитратов связано с салициловокислым натрием в сернокислой среде с формированием солей нитросалициловой кислоты, окрашенной в желтый цвет, и последующим фотометрическим методом и расчетом массовой концентрации нитратов в исследуемой пробе.

При исследовании воды берут 10 мл подготовленной пробы помещают в фарфоровую чашку, добавляя 1 мл 0,5 % раствора салициловокислого натрия, помещают на водяную баню до полного выпаривания.

К охлажденной чашке сухого остат- ка добавляют 1 см3 концентрированной серной кислоты и растирают стеклянной палочкой, оставляя на 10 минут с добавлением 10 см3 дистиллированной воды. Полученный экстракт переносят в мерную колбу вместимостью 50 см3 с добавлением 7 см3 40 % раствора гидроокиси натрия, смешивая с дистиллированной водой до метки. После 10 минут измеряют оптическую плотность, используя фиолетовый светофильтр (λ=400 нм), и кювету с толщиной оптического слоя 30 мм. В качестве контроля используют дистиллированную воду, приготовленную аналогично. Массовую концентрацию нитратов находят по градуировочному графику.

Сущность метода состоит во взаимодействии нитритов с сульфоминовой кислотой в присутствие I-нафтиламина с образованием красно-фиолетового окра- шенного соединения с последующим фотометрическим определением и расчетом массовой концентрации нитритов в пробе воды.

Таблица 1 – Результаты микологического и физико-химического анализа проб воды

Название водоема	ОЧГ	Выделенные грибы		Запах воды, балл	pH, ед
Республика Татарстан
Кабан	14,2х103 ±0,11		Penicillium notatum	Речной 1	7,00±0,2
Вятка	17,1х103 ±0,10		Aspergillus flavus Penicillium spp.	Речной 2	7,83±0,2
Меша	11,6х103 ±0,18		Aspergillius niger Fusarium graminearum Penicillium notatum	Землистый 1	8,25±0,2
Свияга Буинский р-н	12,6х103 ±0,19		Fusarium spp. Trichoderma spp. Aspergillus flavus Mucor spp.	Железистый 2	8,23±0,2
Карла	11,9х103±0,14		Cladosporium	Речной 1	7,81±0,2
Каипка	18,6х103±0,11		Penicillium expansum Trichoderma harzianum	Речной 1	8,01±0,2
Водоем на Комарово	21,9х103±0,17		Cladosporium, Mucor	без запаха 0	7,59±0,2
Залив Волги	19,9х103±0,12		Penicillium sp, Cladospori-um, Rodotorula spp.	Речной 2	6,88±0,2
Республика Марий-Эл
Волга г. Волжск	17,2х103±0,20		Rhizopus nigrican Cladosporium	Речной 1	7,42±0,2
Залив Волги г.Волжск	18,3х103±0,11		Cladosporium Trichoderma veride	Речной 2	6,88±0,2
Река Илеть Волжский р-н	19,7х103±0,10		Rodotorula spp. Trichoderma spp	Землистый 1	7,05±0,2
Республика Чувашия
Волга со стороны Козловки (1)	13,1х103±0,13		Cladosporium Penicillium cyclopium	Речной 1	7,40±0,2
Волга со стороны Козловки (2)	18,3х103±0,11		Cladosporium	Речной 1	7,08±0,2

В мерный стакан объёмом 250 мл добавляют 50 см3 подготовленной пробы (или к меньшему объему, разбавленному дистиллированной водой до 50 см3) прибавляют 2 см3 раствора реактива Грисса, перемешивают и через 40 минут измеряют оптическую плотность анализируемых проб, используя зеленый светофильтр (λ=520 нм) и кюветов с толщиной оптического слоя 30 мм. В контрольной пробе используют дистиллированную воду.

Принцип метода основан на измерении интенсивности помутнения воды, содержащей сульфат-ионы, при соприкосновении с хлоридом бария. Для стабилизации суспензии в реакционную смесь вносят этиленгликоль. Мутность экстракта устраняют фильтрованием пробы. Влияние опалесцирующих веществ и цветности учитывают измерением собственной оптической плотности, подкисленной соляной кислотой.

В 2 пробирки вносят по 5 мл подготовленных проб воды, добавляют по 1 капле раствора соляной кислоты (1:1), перемешивают. Затем добавляют 5 см3 реагента для осаждения, перемешивают и 30 минут измеряют оптическую плотность D по отношению к бидистиллированной воде при длине волны 364 нм в кюветах толщиной 20 мм. В качестве контроля используют бидистилированную воду.

Массовую концентрацию сульфатов рассчитывают по формуле:

Х=(D-Dх-D1):b где D - оптическая плотность пробы воды; Dх - оптическая плотность холостой пробы; D1 - оптическая плотность, соответствующая цветности или опаслесцен-ции пробы воды, b - угловой коэффициент градуировочной характеристики, дм3/мг.

Исследования проб кислотнощелочного баланса пресных водоемов проводили на pH-метре.

Результат исследований. Результаты микологического и физикохимического анализа проб воды представлены в таблице 1 и 2. Микологический анализ проб воды из рек Поволжья, пока- зал, что, в пробах воды, взятых из рек на территории Республики Татарстан, грибы рода Aspergillus выделялись в 15 % пробах, Cladosporium – 25 %, Fusarium – 21 %, Pen-icillium – 13 %, Mucor – 2 %, Rodotorula – 24 %. В пробах воды, взятых из водоемов Республики Марий-Эл, высевались грибы рода Aspergillus – 23 %, Cladosporium – 31 %, Fusarium – 25 %, Penicillium – 18 %, Trichoderma – 14 %, Mucor – 12 % пробах. В Республике Чувашия выделялись грибы рода Aspergillus – 23 %, Cladosporium – 17 %, Fusarium – 20 %, Penicillium – 22 %, Mucor – 8 % пробах воды.

Таблица 2 – Результаты химического исследования проб воды

Наименование пробы	Показатель
	нитраты мг/дм3	нитриты мг/дм3		сульфаты мг/дм3	жёсткость, 0 Ж	железо, мг/дм3	аммоний мг/дм3
Республика Татарстан
Кабан	0,26±0,04		<0,003	140±15	10,6±1,59	0,19±0,05	0,17±0,03
Вятка	0,050±0,02		<0,003	22±4	3,76±0,56	1,03±0,02	0,80±0,16
Меша	2,57±0,39		<0,003	< 2,0	0,68±0,10	10,81±1,08	2,08±0,42
Свияга	3,53±0,53		<0,003	< 2,0	1,83±0,28	0,36±0,09	0,10±0,03
Карла	2,39±0,36		<0,003	< 2,0	2,34±0,35	1,29±0,19	0,13±0,04
Каипка	0,83±0,17		<0,003	< 2,0	0,78±0,12	0,84±0,13	0,28±0,06
Водоем на Комарова	1,02±0,20		0,009±0,005	< 2,0	1,17±0,23	1,19±0,18	1,98±0,40
Залив Волги	2,22±0,33		<0,003	6,3±1,3	4,40±0,66	0,76±0,11	0,13±0,04
Республика Марий-Эл
Волга	1,47±0,29		0,025±0,013	22±4	9,10±0,37	2,61±0,39	1,02±0,20
Залив Волги	1,18±0,24		0,024±0,012	14±3	9,70±1,46	2,65±0,40	1,09±0,22
река Илеть (Волжский р-н)	1,21±0,28		<0,003	23±5	1,04±0,22	1,4±0,25	1,04±0,21
Чувашская Республика
Волга со стороны Козловки (1 проба)	1,42±0,30		0,020±0,010	20±6	8,21±0,30	1,51±0,40	1,00±0,10
Волга со стороны Козловки (2 проба)	1,14±0,28		0,018±0,014	12±9	7,70±1,33	1,43±0,32	1,03±0,12
ПДК	40,0		0,08	500	-	0,1	0,5

Значение pH воды в водных бассейнах колебалось от 6,88±0,2 до 8,25±0,2. Показатель ОЧГ зависел от содержания тяжелых металлов, pH и жёсткости воды. В реке Меша и Свияга pH воды составил 8,25±0,2 и 8,23±0,2, и больше выделялись грибы рода Fusarium и Aspergillus. Преобладание железа 2,65±0,40 мг/дм3 и аммония 1,09±0,22 мг/дм3 в реке Волга, способ- ствовало распространению грибов рода Cladosporium (Таблица 1 и 2). Напротив, максимальное значение концентрации железа было определено в пробах воды из Меши – 10,81±1,08 мг/дм3, при этом только из этих проб был выделен гриб Aspergillius niger. Содержание нитратов во всех пробах колебалось от 0,26±0,04 до 3,53±0,53, нитритов – от <0,003 до

0,025±0,01 мг/дм3.

Микроскопические грибы приспосабливаются к выживанию в экстремальных условиях, устойчивы к загрязнению окружающей среды тяжелыми металлами, радионуклидами, нефтепродуктами и др. (Gadd, 2012). Так, повышенное содержание аммония наблюдалось в пробах воды из рек Меша – 2,08±0,42 мг/дм3, Волга – 1,04±0,21 мг/дм3 и водоема Комарово – 1,98±0,40 мг/дм3, при значении предельно допустимой концентрации для рыбохозяйственных целей – 0,51 мг/дм3. Повышенное количество сульфатов в летний сезон наблюдалось в Республике Татарстан в пробах воды из озера Кабан – 140,0±15, при значении предельно допустимой концентрации для рыбохозяйственных целей – 100 мг/дм3, в этих же пробах был зафиксирован максимальный показатель жесткости воды – 10,6±1,59 0Ж.

Заключение. Таким образом, систематическое проведение специальных санитарно-профилактических мероприятий, регулярных микологических и бактериологических исследований воды позволит своевременно предотвратить угрозу развития и контаминированние особо опасными микромицетами, которые могут спровоцировать аллергию, оппортунистические инфекции, микозы в организме птиц, животных и человека.

Резюме

Микологический анализ проб воды из рек Поволжья, показал, что, в пробах, взятых из рек на территории Республики Татарстан грибы рода Aspergillus выделялись в 15 % пробах, Cladosporium – 25 %, Fusarium – 21 %, Penicillium – 13 %, Mucor – 2 %, Rodotorula – 24 %. В пробах воды, взятых из водоемов Республики Марий-Эл, высевались грибы рода Aspergillus – 23 %, Cladosporium – 31 %, Fusarium – 25 %, Penicillium – 18 %, Trichoderma – 14 %, Mucor – 12 % пробах. В Республике Чувашия выделялись грибы рода Aspergillus – 23 %,

Cladosporium – 17 %, Fusarium – 20 %, Penicillium – 22 %, Mucor – 8 % пробах воды.

Так, повышенное содержание аммония наблюдалось в пробах воды из рек Меша – 2,08±0,42 мг/дм3, Волга – 1,04±0,21 мг/дм3 и водоема Комарово – 1,98±0,40 мг/дм3, при значении предельно допустимой концентрации для рыбохозяйственных целей – 0,51 мг/дм3. Повышенное количество сульфатов в летний сезон наблюдалось в Республике Татарстан в пробах воды из озера Кабан – 140,0±15, при значении предельно допустимой концентрации для рыбохозяйственных целей - 100 мг/дм3, в этих же пробах был зафиксирован максимальный показатель жесткости воды – 10,6±1,59 0Ж.