Распространенность устойчивых к хрому бактерий в различных экологических зонах

Хром - это мультивалентный металл, способный существовать в различных окисленных состояниях. Наиболее стабильными и распространенными формами являются трехвалентный и шестивалентный виды хрома, которые проявляют разные химические свойства. Cr(VI) рассматривается как наиболее токсичная и канцерогенная форма хрома [1]. Обычно Cr(VI) связан с кислородом в виде иона хромата (СгОд2’) или бихромата (СГ2О72). Сг(Ш) в отличие от шестивалентного хрома в форме нерастворимых оксидов, гидроксидов или сульфатов намного менее мобильный и существует в основном в связанном состоянии с органическим веществом в почвенных и водных экосистемах [2]. Использование Cr(VI) в промышленных целях (дубление кож, гальванические производства, производство красок, стали, автомобилестроение) приводит к его поступлению в экосистемы. Cr(VI) - это сильный окисляющий агент, и в присутствии органического вещества он восстанавливается до Сг(Ш). Однако высокий уровень Cr(VI) может подавить восстановительную способность экосистемы и, таким образом, Cr(VI) может присутствовать как загрязнитель длительное время. Кроме того, Сг(Ш) может быть также окислен до Cr(VI) при избытке кислорода и снова переведен в более токсичную форму.

Проблема увеличивающихся загрязнений хромом и относительная дешевизна биологических методов очистки усилили интерес как к микроорганизмам, которые могут восстанавливать Cr(VI), так и к бактериям, устойчивым к этому металлу. Как известно, многие бактерии, принадлежащие к различным систематическим и физиологическим группам, способны осуществлять процесс восстановления хроматов в аэробных и анаэробных условиях.

Целью настоящей работы явилось: 1) изучение распространенности и учет численности Сг(У1)-устойчивых микроорганизмов почв, показывающие адаптацию популяции бактериальной флоры в целом; 2) изучение закономерностей восстановления хромата на модельной чистой культуре бактерий.

Материалы н методы

Пробы почвы

Образцы почв были отобраны в Забайкалье (июль 2003 г.) в экологически чистых зонах и в непромышленных зонах, не подверженных загрязнению; а также в Приокско-Окском заповеднике Московской области (сентябре

Ванурина А.В., Вайнштейн М.Е.. Намсараев Б.Б. РАСПРОСТРАНЕННОСТЬ УСТОЙЧИВЫХ К ХРОМУ БАКТЕРИЙ В РАЗЛИЧНЫХ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ЗОНАХ

2003 г.). Все пробы отбирали на глубине 5 см стерильным инструментом. Места отбора в Забайкалье: 1) турбаза «Максимиха», склон предгорья, тайга, 50 м над уровнем оз. Байкал, 0,5 км от турбазы; точки отбора: под сосной и под березой; 2) турбаза «Максимиха», территория турбазы, 3 м над уровнем оз. Байкал; точка отбора: под сосной; 3) турбаза «Максимиха»; точка отбора: урез воды оз. Байкал; 4) оз. Нухэнур, Баргузинская долина; ил; 5) берег р. Алла, Баргузинская долина, высота 750 м над уровнем моря; точка отбора: под сосной; 6) турбаза «Колос»; точки отбора: под сосной и под березой. Места отбора проб в Приокско-Окском заповеднике: I) территория заповедника, 1 км от ближайшей просеки точки отбора: под сосной и под березой.

Подготовка проб к посевам

0,1 г почвы вносили в 10 мл стерильной водопроводной воде. 0,1 мл подготовленной гомогенизированной пробы переносили на поверхность агаризованной среды в чашке Петри. Затем этот объем равномерно распределяли по поверхности среды стерильным шпателем. Чашки инкубировали при температуре 28°С. Подсчет колоний проводили через неделю. Для выделения металлустойчивых микроорганизмов использовали «Plate Count Agar» фирмы «Difco». Питательную среду и растворы солей хрома (КгСгзО?) и кобальта (СоСЬ х 6 Н2О) стерилизовали отдельно. Внесение растворов металлов осуществляли перед разливом среды по чашкам Петри. Выделение проводили в аэробных условиях, конечные концентрации Cr(VI) и Со(П) составили 2 мМ и 4 мМ.

Методы анализа

Суммарную концентрацию хрома в почве определяли атомно-адсорбционным методом на приборе АА-6800 Shimadzu AAS. Ошибка измерения для всех образцов находилась в пределах 2-4%.

Подсчет колоний осуществляли через 5 и 7 дней культивирования при 30 °C.

Результаты и их обсуждение

Распространенность Сг(Р7)-устойчивых бактерий в почвах. Анализ численности микроорганизмов, устойчивых к высоким концентрациям хроматов, в чистых почвах, абсолютно не затронутых промышленным воздействием и привнесением металлсодержащих отходов, показал (табл. 1), что 1) Cr(VI)-устойчивые микроорганизмы могут встречаться во всех зонах, 2) в зонах, затронутых присутствием людей, даже вне промышленных воздействий, численность Сг-устойчивых микроорганизмов повышается. '

Доминирующие микроорганизмы, устойчивые к высоким концентрациям, были представлены к грибам и бактериям (актиномице-ты и протеобактерии).

Заключение и выводы

Устойчивые к высоким концентрациям Cr(VI) и Со(П) микроорганизмы встречаются в зонах, не затронутых прямым антропогенным воздействием. .

Антропогенное воздействие, даже не связанное с промышленной деятельностью, увеличивает численность хромат - и кобальту-стойчивых микроорганизмов в экосистемах почвы.

Адаптация природных микробных популяций к тяжелым металлам является индикатором антропогенных загрязнений.

2О№4

Численность Cr-устойчнвых бактернй в почвенных образцах

Численность Со-устойчнвых бактерий в почвенных образцах

Таблица 1

Место отбора почвы Забайкалье	Суммарный хром в почве, мкг/г	Количество клеток 1 грамм почвы
		2 мМ Cr(VI)	4 мМ Cr(VI)
турбаза «Максимиха», склон предгорья, тайга; береза	7,45	5*103	0
турбаза «Максимиха»» склон предгорья, тайга; сосна	7,45	75*10J	0
турбаза «Максимиха», территория турбазы; сосна	11,88	1*103	0
турбаза «Максимиха»; урез воды оз. Байкал	9.47	I,5*103	0
оз. Нухэнур, Баргузинская долина	нет данных	1*10J	0
берег р. Алла, Баргузинская долина; сосна	37,26	6,3* IO3	0,5*103
турбаза «Колос»; береза	16,93	350*103	1*103
турбаза «Колос»; сосна	42.37	200*103	0
Московская область
Приокско-Окский заповедник, лес, береза	9,78	27*103	2*103
Приокско-Окский заповедник, лес, сосна	9,78	13*10J	0

Таблица 2

Место отбора почвы	Количество клегок / грамм почвы
Забайкалье	2 мМ Со(П)	4 мМ Со(П)
турбаза «Максимиха», склон предгорья, тайга; береза	680*103	6*103
турбаза «Максимиха»» склон предгорья, тайга; сосна	1500*IOJ	8*103
турбаза «Максимиха», территория турбазы; сосна	400*103	0
турбаза «Максимиха»; урез воды оз. Байкал	500*10* "	0
Оз. Нухэнур, Баргузинская долина	8600*1О3	■ 0
берег р. Алла, Баргузинская долина; сосна	1000*1 О'*	1*103
турбаза «Колос»; береза	2000*105	18*103
турбаза «Колос»; сосна	900*103	5*103
Московская область
Приокско-Окский заповедник, лес, береза	56*1О3	30*103
Приокско-Окский заповедник, лес, сосна	з*ю3	1*103