Биологическая ремедиация черноземных почв Поволжья, загрязненных пестицидом тетраметилтиурамдисульфидом

• Автор: Тугаева, Татьяна Александровна
• Шифр специальности: 03.01.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 142 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1Л. Загрязнение почв пестицидами
1.2. Классификация пестицидов
1.2.1. Классификация пестицидов по объектам применения
1.2.2. Классификация пестицидов по воздействию на организмы
1.2.3. Классификация пестицидов по химическому составу.
1.3. Влияние пестицидов на почвенную биоту
1.4. Микробиологическая деградация пестицидов
1.5. Разложение пестицидов в почвах
1.6. Характеристика пестицида тетраметилтиурамдисульфида и его биодеструкция
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ, МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Характеристика объекта исследований
2.2. Материалы исследований
2.3. Методики проведения исследований
2.3.1. Методика подготовки почв к исследованиям
2.3.2. Методика внесения пестицида в пробы почв и метод последовательных разведений почвенной суспензии
2.3.3. Методика выделения и определения численности почвенных микроорганизмов
2.3.4. Методы выделения доминирующих видов микроорганизмов из почв
2.3.5. Методика определения способности использования почвенными микроорганизмами углерода и энергии
из органического ксенобиотика
2.3.6. Методика изучения деструктивной активности микроорганизмов. Идентификация штаммов деструкторов
2.3.7. Методика определения токсичности водных вытяжек из почв по смертности дафний
2.3.8. Методика определения фитотоксичности загрязненных
почв на проростках пшеницы
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Микробиологическая активность черноземных почв
3.2. Влияние пестицида тетраметилтиурамдисульфида на численность основных групп почвенных микроорганизмов
3.3. Получение микроорганизмов - деструкторов пестицида ТМТД
3.4. Идентификация штамма деструктора пестицида ТМТД
3.5. Получение опытных образцов суспензии деструктора ТМТД
3.6. Оценка эффективности ремедиации чернозема обыкновенного, загрязненного пестицидом ТМТД, методами биотестирования
3.6.1. Оценка эффективности ремедиации по экотоксикологическому исследованию на гидробионтах
3.6.2. Исследование фитотоксического эффекта загрязненной почвы на проростках пшеницы
3.7. Теоретические аспекты эколого-экономической эффективности исследуемого метода биоремедиации
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
Список сокращений и условных обозначений
Список использованной литературы
Приложения
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Одной из серьезных современных экологических проблем является загрязнение природных объектов органическими пестицидами, обладающими высокой токсичностью и персистентностью. Интенсивное применение химических средств защиты растений привело к тому, что они рассматриваются в числе самых опасных синтетических поллютантов (Ермаков и др., 2001; Ананьева, 2003; Попов и др., 2003). По многочисленным данным их применение приводит к подавлению не только вредных организмов, но и большинства других видов. Пестициды ухудшают качество почв, так как убивают живые организмы, которые участвуют в почвообразовательных процессах и поддерживают плодородие почв.
Установлена огромная роль микроорганизмов в поддержании экологического равновесия. Многочисленные формы микроорганизмов обладают способностью включать в обмен веществ ксенобиотики, то есть использовать их в конструктивном и энергетическом метаболизме клетки (Квеситадзе, 2002).
В результате использования микроорганизмов-деструкторов происходит не только очистка почвы от ксенобиотиков, но и повышение плодородия почвы, восстановление ее основных функций, так как именно микроорганизмы осуществляют в почве разложение растительных и животных остатков, превращая их в новые органические вещества, которые при взаимодействии с минеральными компонентами придают почве все ее специфические свойства (Мотузова, Безуглова, 2007).
Следовательно, изучение микробиологического способа очистки почвы от пестицидов чрезвычайно актуально. В связи с этим ведутся поиски штаммов микроорганизмов-деструкторов для различных видов пестицидов. Микробная деградация токсикантов, осуществляемая за счет ферментных систем, является обнадеживающим подходом для деструкции органических токсикантов. По

вносится в питательную среду, которая заражается микроорганизмами и после инкубации остаточные количества токсиканта или продукты его разложения определяются в культуральной среде и/или биомассе. Микроорганизмы могут использовать пестициды как источники питательных веществ (в первую очередь углерода и азота), энергии и при биосинтезе вторичных метаболитов. Так, например, возможность использовать симазин в качестве единственного источника углерода показана для некоторых видов бактерий родов Pseudomonas, Flavobacterium, а как источник азота для многих грибов и актиномицетов (Скрябин, Головлева, 1976).
Способность микроорганизмов использовать пестициды в качестве источника углерода и энергии были описаны во многих случаях при изоляции активных штаммов из изучаемых почвенных образцов. Описаны виды-деструкторы, относящиеся в большинстве случаев к бактериям, способные использовать такие важнейшие группы пестицидов, как алифатические кислоты (Kaufman, 1987), линдан (Tu, 1976; Thomas et al., 1996), феноксиалконоидную кислоту, (Loos et al., 1979; Don, Pemberton, 1985; Valenzula et al., 1997), карбоматы (Ramanand, 1993), фосфорорганические вещества (Nelson et al., 1988; Sabdono, Radjasa, 2008), амидные гербициды (Walker et al., 1993).
Установлено, что основными реакциями микробиологического превращения пестицидов могут быть гидроксилирование, разрыв ароматического кольца, дезалкилирование, деметилирование, дегидрогенизация, дезаминирование, декарбоксилирование, окисление и т.д. (Скрябин, Головлева, 1976).
После внесения пестицида в среду вначале обычно наблюдается «привыкание» микроорганизма к токсиканту, а затем начинается его трансформация. Следует отметить, что в процессе трансформации может происходить накопление веществ токсичных для самого микроорганизма, и биологический смысл этого явления пока не ясен (Марфенина, 1991).
Некоторые пестициды, например нитралин и трифлуралин или