CC BY
87
УДК 579.26/504.3.054
МИКОБИОТА ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ ОБИТАНИЯ В ЗОНЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ НА КОЛЬСКОМ ПОЛУОСТРОВЕ М.В. Корнейкова
Институт проблем промышленной экологии Севера КНЦ РАН
Аннотация
Выполнен анализ микобиоты воздушной среды в летний и осенний периоды 2012 г. на различных расстояниях от медно-никелевого комбината «Печенганикель» и Кандалакшского алюминиевого завода. Отмечена тенденция к увеличению численности микроскопических грибов по мере удаления от комбината «Печенганикель»: в пределах 5 км - 2-22 КОЕ/м3, на расстоянии 7-50 км - от 55 до 250 КОЕ/м3. Вблизи Кандалакшского алюминиевого завода выявлена более высокая численность микроскопических грибов по сравнению с удаленными участками (830 КОЕ/м3 в 0.5 км, на удаленных участках - 35135 КОЕ/м3). В воздухе обоих комбинатов наиболее разнообразно представлены грибы р. Penicillium. Вблизи медно-никелевого комбината доминировали виды Gongronella butleri и Penicillium raistrickii, в районе алюминиевого завода - Cladosporium oxysporum, P. raistrickii. В воздушной среде были обнаружены потенциально-патогенные грибы: рр. Alternaria, Aspergillus, Aureobasidium, Cladosporium, Peniicillium.
Ключевые слова:
микроскопические грибы, воздушная среда, потенциально патогенные грибы, загрязнение.
Атмосферный воздух не является благоприятной средой для развития микроскопических грибов. Микобиота воздуха зависит от состояния почвы и растительности района. Почва - основной источник загрязнения воздуха микромицетами. Количественный и качественный состав микобиоты атмосферного воздуха может существенно изменяться в зависимости от климатических условий, времени года, близости промышленных предприятий и других факторов. Повсеместное развитие и спороношение грибов в окружающей среде приводит к попаданию спор в воздушные потоки и делает неизбежным их контакт с органами дыхания человека [1].
На территории Мурманской обл. расположены крупные промышленные предприятия, такие как Кандалакшский алюминиевый завод (КАЗ), медно-никелевый комбинат «Печенганикель». Выбросы предприятий оказывают негативное влияние на состояние почвы и почвенной микобиоты, на видовой состав, структуру комплексов микромицетов, долю условнопатогенных грибов [2-5].
Цель настоящей работы - проведение микологической оценки воздуха над участками, расположенными в зоне воздействия алюминиевого и медно-никелевого предприятий.
Объекты и методы исследований
Выполнен отбор проб воздуха по градиенту загрязнения (трансекте) аэротехногенными выбросами комбината «Печенганикель» в юго-западном направлении к заповеднику «Пасвик» с шагом 1-5 км, общей протяженностью 50 км (18-21 июня 2012 г.) и в области влияния выбросов Кандалакшского алюминиевого завода на участках, расположенных в 0.5, 2, 5, 10, 20, 50 км от источника выбросов (10 июня, 11 сентября 2012 г.). Отбор проб воздуха над площадками осуществляли автоматическим переносным пробоотборником ПУ-1Б, с принудительным осаждением микробов из воздуха на поверхность питательной среды - мясо-пептонного агара. Пропускали по 250 л воздуха на каждой площадке в 3 повторностях.
Результаты и обсуждение Численность микроскопических грибов
Отмечается тенденция к увеличению численности микроскопических грибов по мере удаления от комбината «Печенганикель» (рис. 1). Численность микромицетов в пределах 5 км составляла 2-22 КОЕ/м3 . По мере удаления от источника выбросов их количество увеличивалось до 55-250 КОЕ/м3. В ранее опубликованных работах [6] сообщалось о бактериальном загрязнении воздуха вблизи промышленного центра, чему немало способствует почва этих территорий - эродированная и без наземной растительности. Прослеживается прямая зависимость содержания грибных пропагул в воздухе (в большинстве случаев это споры, имеющие защитные механизмы к неблагоприятным факторам) от их содержания в почве. Именно из почвы поступает в воздух основное количество грибов-микромицетов. Увеличение численности грибов на удаленных участках, расположенных в лесу, можно объяснить попаданием грибных спор из почвы и с поверхности растений в воздух.
Рис. 1. Численность микроскопических грибов по мере удаления от комбината «Печенганикель»
1000
800
600
400
200
КОЕ/мЗ
Рис. 2. Динамика снижения численности микроскопических грибов по мере удаления от источника выбросов Кандалакшского алюминиевого завода
В зоне воздействия выбросов Кандалакшского алюминиевого завода, напротив, отмечается снижение численности микроскопических грибов по мере удаления от источника выбросов, причем резкое снижение начинается уже с удаленности в 2 км (рис. 2). На участке 0.5 км от завода численность грибов достигала 830 КОЕ/м3, далее - 35-135 КОЕ/м3.
Видовое разнообразие и структура комплексов микроскопических грибов
В районе влияния выбросов комбината «Печенганикель» выделено 14 видов микроскопических грибов, относящихся к 5 родам. Таксономическая структура выявленной микобиоты представлена отделами Zygomycota (1 вид класса ІпеєПає ъейгъ), и Ascomycota (13 видов из 4 родов, 4 семейств, 4 порядков и 2 классов Eurotiomycєtєs и Dothidєomycєtєs) (табл. 1). Наиболее многовидовой род Pєnicillium представлен 9 видами (65% родового разнообразия выявленной микобиоты), 1 род Aurєobasidium включает в себя 2 вида. Остальные 3 рода представлены по одному виду в каждом.
Таблица 1
Таксономическая структура микобиоты воздуха в зоне воздействия выбросов комбината «Печенганикель» (по www.speciesfungorum.org)
Отдел Класс Порядок Семейство Род Кол-во видов
Zygomycota Incertae sedis Mucorales Cunninghamellaceae Gongronella 1
Ascomycota Eurotiomycetes Eurotiales Trichocomaceae Penicillium 9
Dothideomycetes Dothideales Dothioraceae Aureobasidium 2
Capnodiales Davidiellaceae Cladosporium 1
Pleosporales Pleosporaceae Alternaria 1
Вблизи комбината (1-2 км) видовое разнообразие грибов представлено 1 видом (Gongronella butleri) и группой грибов со стерильным мицелием (табл. 2). Начиная с 3 км, разнообразие грибов увеличивается и составляет 6-7 видов на участке. С 16-километровой дистанции количество выделенных видов возрастает до 7-11, достигая максимальных значений в 30-40-километровой зоне. Наиболее часто встречались в воздухе исследуемых участков грибы Aureobasidium pullulans, Penicillium raistrickii, чуть реже Cladosporium cladosporioides, P. multicolor, P. spinulosum, P. thomii, P. trzebinskii. Анализ значений индекса обилия видов показал, что вблизи комбината (3-16 км) доминировал вид Gongronella butleri, на 35 и 50 км -P. raistrickii, на 10, 20 и 40 -грибы со стерильным мицелием, на 25 км - Aureobasidium pullulans, на 30 - P. trzebinskii.
Наибольшее видовое множество грибов отмечалось в 16-50 км: 5 видов фиксировалось только на этих участках (Aureobasidium pullulans var. melanogenum, Penicillium chermesinum, P. decumbens, P. glabrum, P. hirsutum var. hirsutum) и не были выделены из воздуха области, расположенной ближе к комбинату «Печенганикель». Вид Gongronella butleri, напротив, был отмечен только вблизи комбината и в 13 км от источника выбросов.
В комплексе микромицетов в районе комбината «Печенганикель» выделено 6 видов грибов, относящихся к группе условно-патогенных. Это грибы родов Alternaria, Aureobasidium, Cladosporium, Penicillium, вызывающие различные заболевания органов дыхания, кожных покровов, способствующих развитию аллергических реакций.
В зоне воздействия алюминиевого завода выделено также 14 видов микроскопических грибов, относящихся к 7 родам и группа грибов со стерильным мицелием. Таксономическая структура выявленной микобиоты обозначена отделами Zygomycota (1 вид класса Incertaesedis), и Ascomycota (13 видов из 5 родов, 5 семейств, 5 порядков и 4 классов Eurotiomycetes, Sordariomycetes, Dothideomycetes и Leotiomycetes) (табл. 3). Наиболее многовидовой род Penicillium представлен 7 видами (50% родового разнообразия выявленной микобиоты), 1 род Cladosporium включает в себя 2 вида. Остальные 5 родов показаны 1 видом каждый.
Происходит снижение видового разнообразия комплексов микроскопических грибов при загрязнении выбросами алюминиевого завода (табл. 4). Вблизи комбината видовое разнообразие грибов-аэробионтов представлено 7 видами, на фоновом участке - 11 видами. По показателю индекса обилия на участке 2 км от источника выбросов доминировал гриб Cladosporium oxysporum на 10 км - Penicillium raistrickii и C.oxysporum, а на фоновом участке - грибы рода Torulan чуть меньше грибы со стерильным мицелием. Виды Aspergillus fumigatus и P. commune
встречались только в 2-километровой зоне, P. miczynskii и Sclerotinia sclerotiorum - только на фоновом участке. Пять видов встречались на всех исследуемых участках: C. oxysporum, P.raistrickii, P. thomii, Torulasp., Umbelopsis isabellina.
Таблица 2
Видовое разнообразие комплексов микроскопических грибов воздуха по градиенту загрязнения от комбината «Печенганикель»
Вид Расстояние от завода, км
1 2 3 5 7 10 13 16 20 25 30 35 40 50
Alternaría alternata (Fr.) Keissl. + + + + +
Aureobasidium pullulans var. melanogenum Herm.-Nijh. + + + +
Aureobasídíumpullulans(De Bary) Arnaud + + + + + + + + + + +
Cladosporíum cladosporíoídes(Fresen.)Sacc. + + + + + + + + +
Gongronella butleri (Lendn.) Peyronel et Dal Vesco + + +
Penicillium chermesinum Biourge +
P. decumbensThom +
P. glabrum (Wehmer) Westling + + +
P. hirsutum var. hirsutum Dierckx + + +
P. multicolor Grig.-Man. Et Porad. + + + + + + + + +
P. raistrickii G.Sm. + + + + + + + + + + +
P. spínulosumThom + + + + + + + +
P. thomii Maire + + + + + + + +
P. trzebínskííK.M.Zalessky + + + + + + + + +
Sterilia mycelia + + + + + + + + + + + + +
Примечание. Жирным шрифтом выделены условно-патогенные грибы.
Таблица 3
Таксономическая структура микобиоты воздуха в зоне воздействия Кандалакшского алюминиевого завода (по www.speciesfungorum.org)
Отдел Класс Порядок Семейство Род Кол-во видов
Zygomycota Incertae sedis Mucorales Umbelopsidaceae Umbelopsis 1
Ascomycota Eurotiomycetes Eurotiales Trichocomaceae Aspergillus 1
Penicillium 7
Sordariomycetes Microascales Incertae sedis Torula 1
Dothideomycetes Pleosporales Pleosporaceae Curvularia 1
Capnodiales Davidiellaceae Cladosporium 2
Leotiomycetes Helotiales Sclerotiniaceae Sclerotinia 1
В зоне воздействия Кандалакшского алюминиевого завода выделено 8 видов микроскопических грибов, относящихся к группе условно-патогенных. Это грибы родов Aspergillus, Cladosporium, Penicillium.
Степень сходства видового состава комплексов микромицетов-аэробионтов в области влияния медно-никелевого и алюминиевого комбинатов составила 40%, что свидетельствует о низкой схожести видового состава.
Таблица 4
Видовое разнообразие комплексов микроскопических грибов воздуха по градиенту загрязнения от комбината «Печенганикель» к заповеднику «Пасвик»
Виды Расстояние от завода, км
2 км 10 км 50 км
Aspergillus fumigatusFresen. +
Cladosporium cladosporioides (Fresen.)Sacc. + +
Cladosporium oxysporumBerk et M.A. Curtis + + +
Curvularia intermedia Berk et M.A. Curtis +
P. communeThom +
P. decumbensThom + +
P. miczynskii K.M Zalessky +
P.raistrickii Smith. + + +
P. simplicissimum(Oudem) Thom +
P. thomii Maire + + +
P. trzebinskiiK M Zalessky + +
Sclerotinia sclerotiorum (Lib.)de Bary +
Torula sp. + + +
Umbelopsis isabellina (Oudem.)W.Gams + + +
Sterilia mycelia + +
Примечание. Жирным шрифтом выделены условно-патогенные грибы.
Таким образом, численность микроскопических грибов в воздухе возле медно-никелевого комбината снижается на порядок по сравнению с удаленными участками, вблизи алюминиевого завода, напротив, отмечается максимальное количество микромицетов, почти в 5 раз превышающее их численность на удаленных участках. Видовое разнообразие комплексов микромицетов-аэробионтов на территории влияния промышленных предприятий представлено 14 видами в каждой исследуемой области. В таксономическом отношении оно более разнообразно там, где функционирует алюминиевый завод. Наибольшее количество видов в зоне воздействия выбросов обоих комбинатов принадлежит р. Pénicillium. В районе каждого предприятия формируется типичный комплекс микромицетов. Вид Pénicillium raistrickii доминировал вблизи обоих предприятий, Gongronella butleri - только рядом с медно-никелевым, Cladosporium oxysporum - на территории влияния выбросов алюминиевого завода.
Исследования проведены при финансовой поддержке Программы фундаментальных исследований Президиума РАН «Живая природа: современное состояние и проблемы развития» и гранта РФФИ № 12-04-00547-а.
ЛИТЕРАТУРА
1. Микроскопические грибы в воздушной среде Санкт-Петербурга / под. ред. М.А. Бондарцевой. СПб., Химиздат, 2012. 215 с. 2.Евдокимова Г.А. Сообщества микромицетов в почвах в зоне воздействия алюминиевого завода / Г.А. Евдокимова, М.В. Корнейкова, Е.В. Лебедева // Микология и фитопатология. 2007. Т. 41, вып.1. С. 20-28. 3. Корнейкова М.В. Комплексы микроскопических грибов в зоне воздействия выбросов комбината «Печенганикель»: Проблемы микологии и фитопатологии в XXI веке. Материалы межд. науч. конф. Санкт-Петербург, 2-4 октября 2013 г. С. 158-161. 4. Корнейкова М.В. Комплексы потенциально патогенных микроскопических грибов в антропогенно загрязненных почвах Кольского Севера / М.В. Корнейкова, Г.А. Евдокимова, Е.В. Лебедева // Микология и фитопатология. 2012.Т. 46, вып. 5. С. 323-328. 5. Korneykova M.V.Complexes of potentially pathogenic microscopic fungi in anthropogenic polluted soils / M.V. Korneykova, G.A. Evdokimova, E.V. Lebedeva// Journal of Environmental Science and Health, Part A. 2013. № 48. Р. 746-752. 6. Микроорганизмы воздушной среды обитания по градиенту загрязнения от комбината «Печенганикель» к заповеднику «Пасвик» / Евдокимова Г.А. [и др.]// Вестник КНЦ. 2012. № 3. С. 22-25.
Сведения об авторе
Корнейкова Мария Владимировна - к.б.н., старший научный сотрудник; e-mail: komeykova@ inep.ksc.ru.
