Экологические аспекты трансформации ферментного пула почвы при нефтяном загрязнении и рекультивации (стр. 4 )

Первоначальное загряз­нение выщелоченного чернозема и серой лесной почвы нефтью приво­дило к увеличению содержания SO32- вследствие роста активности почвенной сульфи­токсидазы. Причем этот показатель при повыше­нии дозы нефти уменьшался, но тем не менее оставался выше контрольного варианта. Появление токсичных для дан­ного фермента продуктов, образовавшихся в ре­зультате разложения нефти, через полгода снижало активность сульфитоксидазы при всех концентрациях нефти. В серой лесной почве, в отличие от выщелоченного чернозема, уменьшение активности сульфитоксидазы носило нелинейный характер, и интенсивность окисления сульфитов была снижена вследствие ее меньшей устойчивости к действию загрязнителя. В полевых опытах с увеличением концентрации поллютанта активность этого фермента снижалась по сравнению с контрольным вариантом (табл.8) в течение первых 3 месяцев после загрязнения нефтью. Через 6 месяцев достоверные изменения активности фермента в различных вариантах опытов не на­блюдались (за исключением варианта с дозой 25 л/м2 нефти, в котором интенсивность окисле­ния сульфитов нарастала).

Изучение активности сульфидоксидазы пока­зало, что в лабораторных опытах через 3 дня низ­кие концентрации нефти вызывали незначительное повы­шение ее активности, а увеличение дозы загрязнителя приводило к снижению. Прямо пропорционального снижения интенсивности окисления сульфидов с увеличением концентрации нефти не наблюдалось и в по­левом опыте (табл.8). Через 3 месяца после вне­сения загрязнителя затормаживающее действие нефти, отмечаемое в первые периоды наблюде­ния, нивелировалось, и отмечалось усиление интен­сивности окисления сульфидов. Таким образом, низкие дозы нефти стимулировали активность ферментов серного обмена или не влияли на нее, а высокие - ингибировали.

В первые дни после загрязнения чернозема выщелоченного и серой лесной почвы низкими и средними дозами нефти наблюдалось увеличение активности сульфитредуктазы на 16-26%, а высо­кими дозами – ее уменьшение. Через 6 мес. при 6% загрязнении активность этого фермента в черноземе выщелоченном ингибировалась. Критиче­ская доза поллютанта в серой лесной почве составляла для этого фермента 15%. Далее с увеличением срока инкуба­ции критическая доза нефти в ней сдвигалась в сторону более низких концентраций: через 1 мес. - это 10%, через 3 мес. - 4%, через полгода -1%, что может быть обусловлено появлением токсичных продуктов деградации нефти.

В полевых условиях нефтяное загрязнение при­водило к снижению активности сульфитредуктазы в течение трех месяцев наблюдений (табл. 8), и к концу вегетации ее активность выравнивалась. Через 3 дня после загрязнения ак­тивность сульфатредуктазы повышалась прямо пропорционально дозам нефти. Через месяц активность фермента на фоне нефтяного загрязнения оставалась выше контрольного вари­анта, но наибольший стимулирующий эффект проявлялся при низкой (8 л/м2) концентрации поллютанта. В последующие сроки инкубации ее активность повышалась при дозе 25 л/м2 - через 3 мес. и при 16 л/м2 - через 6 мес., что, очевидно, связано с изме­нением окислительно-восстановительного режи­ма почвы (табл. 8).

Ингибирование активности сульфитоксидазы и сульфитредуктазы в нефтезагрязненной почве компенсировалось увеличением численности СВБ (рис.4), которые продуцировали в среду сульфиты - субстрат для проявления ак­тивности рассмотренных оксидоредуктаз серного обмена, что способствовало сохранению процессов биологической трансформации серы.

Рис. 4. Численность сульфатвосстанавливающих бактерий в загрязненных товарной нефтью черноземе выщелоченном (А) и серой лесной почве (Б).

Таким образом, нефтяное за­грязнение неоднозначно влияло на активность ферментов серного обмена: низкие концентрации повышали их активность, а высокие - ингибировали.

В главе 8 «Влияние нефтяного загрязнения на активность оксидоредуктаз» рассмотрена активность ферментного пула оксидоредуктаз: пероксидаз, полифенолоксидаз, каталазы, дегидрогеназ, аскорбатоксидазы в нефтезагрязненных почвах.

Пул полифенолоксидаз (ПФО) и пероксидаз (ПО) играет важную роль в процессах гумифика­ции, разрушения органических соединений ароматического ряда (Раськова, 1995). В серой лесной почве активность ПО и ПФО была ниже, чем в выщелоченном черноземе, в котором биохимические реакции с участием данных ферментов протекали энергичнее в начальный период после загрязне­ния, затем затухали. Ингибирование активности этих ферментов средними и высокими дозами нефти наблюдалось в поле­вых условиях (табл. 9) на серой лесной почве и в лабораторных на серой лесной и темно-серой лесной почвах. По прошествии длительного времени после загрязнения почвы (через10 лет) активность ПО и ПФО стимулировалась, что связано со значительным восстановлением агроэкологических свойств почв. Чем выше концентрация нефти и длительность воздействия загрязнителя, тем интенсивнее шла биодеградация. При этом возрастали интенсивность дыхания и коэффициент минерализации углеводородов (табл.9).

Таблица 9

Влияние нефтяного загрязнения на активность ферментов, коэффициент гумифи­кации и интенсивность дыхания серой лесной почвы (полевой опыт)

Время	Концентрациянефти, л/м2	Аскорбатоксидаза, мг ДГАК	Пероксидаза	Полифе-нолоксидаза	Коэффициент минерализации	СО2, мг/г почвы
			мг парабензохинона
3 сут	0	34,5	0,13	0,18	1,36	2,98
	8	56,2	0,13	0,19	1,39	3,28
	16	66,2	0,11	0,15	1,36	1,58
	25	71,0	0,09	0,12	1,46	1,21
1 мес.	0	36,2	0,13	0,18	1,42	2,80
	8	58,5	0,15	0,20	1,29	3,24
	16	70,5	0,09	0,14	1,54	1,86
	25	75,2	0,08	0,11	1,44	1,06
6 мес.	0	35,0	0,13	0,18	1,36	2,75
	8	59,5	0,16	0,21	1,32	4,12
	16	71,2	0,09	0,13	1,45	2,80
	25	81,5	0,05	0,10	1,88	1,98
12 мес.	0	37,5	0,13	0,17	1,33	2,84
	8	63,0	0,17	0,23	1,22	3,05
	16	74,4	0,07	0,11	1,71	4,50
	25	84,0	0,04	0,08	1,81	3,98
НСР 0,95		1,49	0,06	0,07	0,22	0,30

Нефтепродукты разной степени конденсированности, используемые для получения структурообразователей, в серой лесной почве, в основном, обладали ингибирующим действием за исключением гудрона. И в дальнейшем, через 1 мес. и 12 мес., наблюдалось его ингибирующее действие. Более токсичным оказался ДГФ (дистиллят газойлевой фракции),

имеющей в своем составе большое количество ароматических углеводородов. По уровню сниже­ния ингибирующего действия нефтепродукты в дозе 0,5% через 3 сут после загрязнения распологались следующим образом ДГФ > асфальтит > бензин > крекинг-остаток (рис.5). С ростом концентрации загрязнителя ПО активность увеличивалась, кроме варианта с асфальти­том, который менее доступен фер­ментативному окислению. Аналогичная закономерность сохранялась на протяжении всего срока наблюдения. При загрязнении нефтепродуктами в концентрации 8% их можно бы­ло расположить по убыванию стимулирующего действия на ПО в ряд: бензин > асфальтит > ДГФ > крекинг-остаток. Низкие дозы нефти стимулировали активность ПО и ПФО, высокие - ингибировали.