Основными актуальными проблемами в наше время и в будущем являются загрязнение окружающй среды, в том числе загрязение тяжелыми металлами. Соединения тяжелых металлов высокотоксичны, мобильны и способны к биоаккумуляции и представляют серьезную угрозу не только человеку, но и для всех живых организмов на Земле. Попав в биогеохимический цикл, эти вещества способны сохранять свою биологическую активность неограниченно долго. Поэтому одной из основных задач экологического мониторинга является оценка загрязнения экосистем экотоксикантами [1–3].
Некоторые виды живых организмов, например плодовые тела шляпочных грибов, имеют высокую способность абсорбировать тяжелые металлы и ядовитые вещества. Такие организмы можно использовать как биоиндикатор окуржающей среды. В настоящее время в качестве индикаторных биообъектов используются некоторые виды растений и лишайники [4]. Грибы могут быть потенциальным биоиндикатором окружающей среды. Грибы, с помощью микромедиации, могут уменьшить или полностью удалять загрязнения и восстанавливать деградированные почвы [5]. Грибы как объекты биомониторинга хорошо зарекомендовали себя в качестве индикаторов загрязнения окружающей среды радионуклидами, плодовые тела шляпочных грибов также интенсивно накапливают тяжелые металлы [6, 7].
В Кыргызстане работы по исследованию содержания тяжелых металлов в грибах не проводились. В основном исследования проводились в микофлористическом и фитопатологическом направлениях. Экологический диапазон распространенности грибов широк. Одни виды грибов приспособились к засушливым районам страны, другие виды выжили в высокогорных местностях [8, 9].
Целью данной работы является исследование состава макромицетов, произрастающих в г. Бишкеке и его окрестностях, на содержание тяжелых металлов, изучение степени загрязненности окружающей среды исследуемых территорий и выявление причин.
Материалы и методы исследования
Объект исследования: шампиньон обыкновенный (Agaricus campestris), произрастающий в исследуемых территориях: парк Аламедин, парк «Театральный» (пересечение проспекта Чуй и улицы Абдрахманова), парк Тоголок Молдо, парк рядом с кожзаводом, Северное кладбище (рынок Дордой/Джунхай) и Бишкекская городская свалка (полигон). В качестве контрольной станции выбрана благополучная с экологической точки зрения территория – Карагачевая роща.
Материалы были собраны в вегетационный период с апреля-мая по сентябрь 2021 г. Координаты месторасположений исследуемых станций определены с помощью GPS оборудования (Garmin, eTrex 12 Channel Handheld). Данные о координатах мест сбора материалов исследования представлены в таблице.
Исследования проводились в 2020–2021 гг. В вегетационный сезон 2020–2021 гг. наибольшее количество осадков наблюдалось в мае, оно составило 100 мм при температуре воздуха 16 °С в 2020 г. и 140 мм при температуре воздуха 22 °С в 2021 г. Относительно влажными оказались за годы исследования апрель и июнь, где выпало почти одинаковое количество осадков в 2020 г. (76 и 73 соответственно) (рис. 2) и в 2021 г. 90 и 86 мм соответственно (рис. 1 и 2).
В 2021 г. выпало большее количество осадков по сравнению с 2020 г., особенно в вегетационный период. Хорошие условия для роста грибов – это высокая влажность почвы и положительная температура воздуха в пределах 5–25 °С. По нашим наблюдениям следует, что соотношение температуры воздуха и количества осадков для роста макромицетов оптимально в период с апреля по август.
Рис. 1. Среднегодовая температура воздуха и количество осадков за 2020 г.
Рис. 2. Среднегодовая температура воздуха и количество осадков за 2021 г.
Анализы проводились химико-спектральным методом, который основан на полном испарении (30–50 мг) анализируемой пробы. В методе используют фракционное испарение пробы из катода и анода дуги постоянного тока. Расшифровку спектрограмм проводят с помощью атласа спектральных линий, который представляет собой сфотографированный спектр железа, по отношению к которому нанесено положение спектральных линий различных элементов.
Пробы почвы по 500 г, взятые из каждой точки, высушивали в полиэтиленовых мешках при комнатной температуре в течение 2 недель и просеивали через сито с размером ячеек 2 мм. Для предотвращения загрязнения каждый образец перед испытанием промывают дистиллированной водой и 96 % этиловым спиртом. Образцы почвы также маркируются. Образцы макромицетов и почвы взвешивают по 0,5 г и помещают в тефлоновые ячейки в системе растворителей.
Результаты исследования и их обсуждение
Тяжелые металлы оказывают повреждающее действие на разных структурных уровнях организма и трудно выводятся, поэтому актуальной проблемой является поиск эффективных энтеросорбентов, способных снизить их аккумуляцию в организме человека и оказывающих на него «мягкое» биологическое воздействие. Такими свойствами обладают сорбенты из природных продуктов, среди которых особое место занимает полисахарид хитин, благодаря таким его уникальным свойствам, как биосовместимость, биодеградируемость, нетоксичность и бактерицидность. Хитин является основным структурным компонентом клеточных стенок грибов, наружных покровов ракообразных и насекомых, грибы способны аккумулировать тяжелые металлы в количествах, превышающих их содержание в окружающей среде . Хитин может выполнять транспортные функции по доставке к органу-мишени биологически активных веществ [10, 11].
Территории наших исследуемых участков – это оживленные парковые зоны, периферийный торговый рынок и городской мусорный полигон.
Парк Алмедин находится на северо-востоке Бишкека рядом с рынком Аламедин. На территории рощи в основном растут дуб, тополь и садовые кустарники. Так как территория находится вблизи рынка, она подвергается загрязнению из-за высокого количества проезжающего транспорта.
Парк «Театральный» находится в центре Бишкека, загружен проезжающим автотранспортом.
Парк Тоголок Молдо – небольшой парк с аллеями, игровой площадкой и памятником кыргызскому поэту Тоголоку Молдо. Расположен на юго-западе Бишкека, где также проезжает поток автомашин.
Парк рядом с кожзаводом – небольшой парк на территории которого в основном растут древесно-кустарниковые насаждения.
Северное кладбище находится неподалеку от рынка Дордой/Джунхай. На территории кладбища растут очень ранообразные древесно-кустарниковые насаждения. В сторону рынка круглый год тянется поток автомашин.
Бишкекский мусорный полигон находится севернее Бишкека и простирается на территории 45 га. Сюда привозят отходы со всей столицы. Полигон построили более 40 лет назад под определенный объем мусора. Сейчас он вмещает в себя в десятки раз больше положенного.
Карагачевая роща (контрольная точка). Роща расположена в северной части города на левом берегу реки Аламедин. На территории рощи в основном растут карагачи, но есть и сопутствующие виды: дуб, клён, орех, липа, берёза. В Карагачевой роще расположены Комсомольское и Пионерское озёра. Общая площадь парка составляет 143 га, из них 50,7 га освоены, остальную площадь занимают деревья.
Для сопоставления степени накопления тяжелых металлов в грибах были рассчитаны коэффициенты биологического поглощения, и проведены сравнения с контрольной точкой (Карагачевая роща). Результаты проб на содержание тяжелых металлов (Mn 14,8; Cu 5,1; Pb 7,5; Cd 13,6; Cr 2,8; Hg 8,4; Ni 1,1 выше от 23 % до 40 % по сравнению с контрольной группой (таблица, рис. 3).
Повышенное содержание свинца может быть из-за тетраэтилена, который используется в нефтепромышленности для повышения октанового числа бензина [12].
Повышенное содержание меди по сравнению с контрольной группой объясняется антропогенным фактором и широким использованием меди в электротехнике. Избыточное содержание хрома объясняется широким использованием хрома для нержавеющей стали, в состав которых часто входят соединения хрома. Содержание никеля и кадмия выше нормы, по сравнению с контрольной группой, объясняется широким использованиям в различных аккумуляторных соединениях кадмия и никеля, также кадмий входит в состав многих тугоплавких сплавов металлов. Содержание ртути в пределах нормы в участках с 2 по 6 Содержание ртути превышает норму только на городской свалке Бишкека (таблица). На Бишкекском мусорном полигоне содержание всех тяжелых металлов превышает норму в 3 раза. Причиной является то, что мусор не сортируется вообще.
Мусор, представляющий угрозу для окружающей среды, подлежащий утилизации, также выносится вместе с остальными. Это могут быть батарейки, различные аккумуляторы, которые зачастую в составе имеют свинец, никель, кадмий и другие тяжелые металлы [13].
Содержание тяжелых металлов в грибах исследуемых территорий
|
№ п/п |
Объект исследования |
Содержание элементов |
|||||||
|
Mn |
Zn |
Cu |
Pb |
Cd |
Cr |
Hg |
Ni |
||
|
1 |
Agaricus campestris (Шампиньон обыкновенный) |
Парк Аламедин (42°887674′N; 074°640910′E) |
|||||||
|
14,8 |
– |
5,1 |
7,5 |
13,6 |
2,8 |
8,4 |
1,1 |
||
|
2 |
Парк «Театральный» |
||||||||
|
15,1 |
– |
4,9 |
9,08 |
14,7 |
2,3 |
8,0 |
1,3 |
||
|
3 |
Парк Тоголок Молдо (42°868989′N; 074°594475′E) |
||||||||
|
15,125 |
– |
5,25 |
7,6 |
14,125 |
2,8 |
8,75 |
1,12 |
||
|
4 |
Парк рядом с кожзаводом (42°929744′N; 074°615921′E) |
||||||||
|
15,73 |
– |
5,88 |
7,904 |
14,69 |
2,99 |
9,1 |
1,17 |
||
|
5 |
Северное кладбище, неподалеку от рынка Дордой/Джунхай (42°934650N; 074°619493′E) |
||||||||
|
15,851 |
– |
5,502 |
7,9648 |
14,803 |
3,013 |
9,17 |
1,179 |
||
|
6 |
Бишкекский мусорный полигон (42°9670339′N; 074°588541′E) |
||||||||
|
42,35 |
– |
14,7 |
21,28 |
39,55 |
8,05 |
24,5 |
3,15 |
||
|
7 |
Карагачевая роща (контрольная группа) (42°50.026′N) |
||||||||
|
12,1 |
0,6 |
4,2 |
6,08 |
11,3 |
2,3 |
7 |
0,9 |
||
Рис. 3. Степень накопления тяжелых металлов в макромицетах исследуемых территорий (в %)
Окружающая среда загрязняется еще и продуктами сгорания бензиновых и дизельных двигателей. Проблема усугубляется тем, что в Кыргызстане старый автопарк машин, от которых больше газовых выбросов переходят в атмосферу, также плохой экологический контроль автомашин, благодаря чему автовладельцы ездят без катализаторов, вследствие чего топливо полнее сгорает [14].
Заключение
Самым загрязненным местом оказалась Бишкекская городская свалка, отсутствие сортировки и переработки мусора сильно загрязняет среду и может привести к экологической катастрофе. Необходимы сортировка и переработка мусора. Утилизация старых авто, ужесточение экологических требований к автомобилям в Кыргызстане. Также нужно проводить разъяснительную работу с населением о важности бережного отношения к природе и сортировке мусора.