Трансформация экосистем (), 189-204

Биоремедиация нефтезагрязненной почвы, содержащей повышенные концентрации хлорида натрия и тяжелых металлов

Кузина Е.В. , Мухаматдьярова С.Р., Искужина М.Г., Шарипова Ю.Ю., Коршунова Т.Ю.

Изучение влияния тяжелых металлов и хлорида натрия на окислительную
активность штаммов-нефтедеструкторов рода Acinetobacter показало, что бактерии сохраняют
способность к биодеградации нефти при концентрации ионов свинца и цинка до 1000 и 125 мг/л
соответственно, хлорида натрия – до 3% масс. Присутствие нефти (5% об.) и хлорида натрия
(3% масс.) не оказывало влияния на синтез микроорганизмами индолил-3-уксусной кислоты,
добавление в питательную среду солей свинца и цинка стимулировало выработку данного
фитогормона. В модельном эксперименте была исследована возможность применения штаммов
Acinetobacter, а также ассоциаций этих бактерий и растений ячменя для восстановления почв,
загрязненных нефтью (50 г/кг), в том числе совместно с другими поллютантами: свинцом (200 мг/
кг), цинком (300 мг/кг), хлоридом натрия (5 г/кг). Внесение штаммов Acinetobacter в загрязненную
почву увеличивало массу побегов ячменя на 20.8–38.9% по сравнению с необработанными
растениями. При контаминации почвы только нефтью за счет бактеризации масса корней
увеличилась на 11.7–23.1%, нефтью и тяжелыми металлами – на 23.2–33.5% соответственно.
В присутствии свинца, цинка и хлорида натрия эффективность биодеградации углеводородов
оказалась выше, чем в варианте, где почва была загрязнена только нефтью. За 70 суток
эксперимента при совместном использовании растений и бактерий содержание нефти в почве
снизилось с 50.0 г/кг до 8.0–10.5 г/кг почвы.

Е. В. Кузина
Уфимский Институт биологии УФИЦ РАН
450054, Россия, г. Уфа, Пр. Октября, д. 69, лит. Е

lab.biotech@yandex.ru

С. Р. Мухаматдьярова
Уфимский Институт биологии УФИЦ РАН
450054, Россия, г. Уфа, Пр. Октября, д. 69, лит. Е


М. Г. Искужина
Уфимский Институт биологии УФИЦ РАН
450054, Россия, г. Уфа, Пр. Октября, д. 69, лит. Е


Ю. Ю. Шарипова
Уфимский Институт биологии УФИЦ РАН
450054, Россия, г. Уфа, Пр. Октября, д. 69, лит. Е


Т. Ю. Коршунова
Уфимский Институт биологии УФИЦ РАН
450054, Россия, г. Уфа, Пр. Октября, д. 69, лит. Е

Анохина, Т.О., Сиунова, Т.В., Сизова, О.И., Захарченко, Н.С., Кочетков, В.В., 2018. Ризосферные
бактерии рода Pseudomonas в современных агробиотехнологиях. Агрохимия 10, 54–66. http://
www.doi.org/10.1134/S0002188118100034
Бабаев, Э.Р., Фарзалиев, В.М., Мамедова, П.Ш., Мовсумзаде, Э.М., 2015. Биологическая
утилизация тяжелых металлов. Нефтегазохимия 4, 49–51.
Борзенков, И.А., Милехина, Е.И., Готоева, М.Т., Розанова, Е.П., Беляев, С.С., 2006. Свойства
углеводородокисляющих бактерий, изолированных из нефтяных месторождений Татарстана,
Западной Сибири и Вьетнама. Микробиология 75 (1), 82–89.
Бузолёва, Л.С., Кривошеева, А.М., 2013. Влияние тяжелых металлов на размножение патогенных
бактерий. Успехи современного естествознания 7, 30–33.
Головин, А.В., Скрыпник, Л.Н., Масютин, Я.А., 2021. Особенности накопления цинка и никеля
некоторыми лекарственными растениями, произрастающими на территориях с различной
степенью техногенной нагрузки. Экосистемы 26, 67–77.
Дзержинская, И.С., 2008. Питательные среды для выделения и культивирования микроорганизмов.
АГТУ, Астрахань, Россия, 348 с.
Домрачева, Л.И., Скугорева, С.Г., Ковина, А.Л., Коротких, А.И., Стариков, П.А. и др., 2022. Специфика
растительно-микробных комплексов при антропогенном загрязнении почвы (обзор). Теоретическая
и прикладная экология 3, 14–25. http://www.doi.org/10.25750/1995-4301-2022-3-014-025
Каллас, Е.В., Марон, Т.А., 2018. Мелиорация засоленных почв и методы их изучения. Издательский
Дом Томского государственного университета, Томск, Россия, 138 с.
Климова, Т.А., Барышева, Е.С., 2017. Значение эссенциальных элементов в жизнедеятельности
микроорганизмов. Тезисы докладов Всероссийской научно-методической конференции
Оренбургского государственного университета «Университетский комплекс как
региональный центр образования, науки и культуры». Оренбург, Россия, 1925–1929.
Коршунова, Т.Ю., Кузина, Е.В., Мухаматдьярова, С.Р., Шарипова, Ю.Ю., Искужина, М.Г.,
2024. Бактерии-деструкторы с ростстимулирующими свойствами для использования в
экологической биотехнологии. Теоретическая и прикладная экология 2, 117–124. http://www.
doi.org/10.25750/1995-4301-2024-2-117-124
Кузина, Е.В., Рафикова, Г.Ф., Мухаматдьярова, С.Р., Шарипова, Ю.Ю., Коршунова, Т.Ю., 2023.
Биологическая активность чернозема выщелоченного при нефтяном и хлоридно-натриевом
загрязнении и влияние на нее обработки галотолерантными бактериями-нефтедеструкторами.
Почвоведение 1, 89–101. http://www.doi.org/10.31857/S0032180X22600718
Лебедева, Л.А., Арзамазова, А.В., 2010. Влияние агрохимических средств на поступление свинца
в растения ячменя при загрязнении дерново-подзолистой почвы этим металлом. Проблемы
агрохимии и экологии 2, 22–26.
Мухаматдьярова, С.Р., Кузина, Е.В., Шарипова, Ю.Ю., Искужина, М.Г., Кульбаева, Л.А., Коршунова,
Т.Ю., 2024. Биотехнологический потенциал новых штаммов углеводородокисляющих бактерий.
Известия Уфимского научного центра РАН 2, 38‒47. http://www.doi.org/10.31040/2222-8349-
2024-0-2-38-47
Носова, М.В., Середина, В.П., Стовбуник, С.А., 2023. Изменения почв под влиянием загрязнения
сырой нефтью и минерализованными жидкостями в условиях Среднего Приобья Западной
Сибири. Трансформация экосистем 6 (2 (20)), 64‒73. http://www.doi.org/10.23859/estr-220718
Пиковская, Р.И., 1948. Мобилизация фосфора в почве в связи с жизнедеятельностью некоторых
видов микроорганизмов. Микробиология 17 (5), 362–370.
Пищик, В.Н., Воробьев, Н.И., Проворов, Н.А., Хомяков, Ю.В., 2016. Механизмы адаптации
растений и микроорганизмов в растительно-микробных системах к тяжелым металлам.
Микробиология 85 (3), 231–247. http://www.doi.org/10.7868/S0026365616030113
Плеханова, И.О., Золотарева, О.А., Тарасенко, И.Д., Яковлев, А.С., 2019. Оценка экотоксичности
почв в условиях загрязнения тяжелыми металлами. Почвоведение 10, 1243–1258. http://www.
doi.org/10.1134/S0032180X19100083
Плеханова, И.О., Куликов, В.О., Шабаев, В.П., 2023. Влияние ризосферных бактерий на
продуктивность растений пшеницы и поступление элементов из загрязненных почв. Вестник
Московского университета. Почвоведение 78 (3), 76–82. http://www.doi.org/10.55959/MSU0137-
0944-17-2023-78-3-76-82
Порхунцова, О.А., Бушуева, В.И., Федоренчик, А.А., Алещенкова, З.М., 2015. Микробнорастительная ассоциация как эффективный фиторемедиант загрязненных нефтепродуктами
почв. Вестник Белорусской государственной сельскохозяйственной академии 2, 87–91.
Стариков, С.Н., Четвериков, С.П., 2020. Штамм Enterobacter sp. UOM-3 способен к синхронной
деструкции галогенсодержащих гербицидов и синтезу индол-3-уксусной кислоты. Экобиотех 3
(4), 716–721. http://www.doi.org/10.31163/2618-964X-2020-3-4-716-721
Сулейманов, Р.А., Бактыбаева, З.Б., Валеев, Т.К., Рахматуллин, Н.Р., Иванов, Д.Е. и др., 2018.
Эколого-гигиеническая характеристика окружающей среды и состояние здоровья населения
на территориях добычи и транспорта нефти. Ульяновский медико-биологический журнал 4,
124–142. http://www.doi.org/10.23648/UMBJ.2018.32.22703
Тафеева, Е.А., Иванов, А.В., Титова, А.А., Петров, И.В., 2016. Содержание тяжелых металлов
и нефтепродуктов в почве на территории нефтедобывающих районов республики Татарстан.
Гигиена и санитария 95 (10), 939–941.
Федорова, Ю.А., Чиглинцева, Н.Н., Ягафарова, Г.Г., Ягафарова, Д.И., Сафаров, А.Х., 2015.
Подбор фитомелиорантов для рекультивации нефтезасоленных почв. Вестник Пермского
национального исследовательского политехнического университета. Прикладная экология.
Урбанистика 3 (19), 60–68.
Ястребова, О.В., Плотникова, Е.Г., 2007. Галотолерантные бактерии-деструкторы полициклических
ароматических углеводородов рода Arthrobacter. Вестник Пермского университета 5 (10), 100–106.
Angulo-Bejarano, P.I., Puente-Rivera, J., Cruz-Ortega, R., 2021. Metal and metalloid toxicity in plants:
An overview on molecular aspects. Plants 10 (4), 635. https://doi.org/10.3390/plants10040635
Camacho-Montealegre, C.M., Rodrigues, E.M., Morais, D.K., Tótola, M.R., 2021. Prokaryotic community
diversity during bioremediation of crude oil contaminated oilfield soil: effects of hydrocarbon concentration
and salinity. Brazilian Journal of Microbiology 52, 787–800. https://doi.org/10.1007/s42770-021-00476-5
El-Agawany, N.I., Kaamoush, M.I., 2023. Role of zinc as an essential microelement for algal growth and
concerns about its potential environmental risks. Environmental Science and Pollution Research 30
(28), 71900–71911. https://doi.org/10.1007/s11356-022-20536-z
Jiao, S., Chen, W., Wei, G., 2019. Resilience and assemblage of soil microbiome in response to
chemical contamination combined with plant growth. Applied and Environmental Microbiology 85 (6),
e02523-18. https://doi.org/10.1128/AEM.02523-18
Khalid, S., Shahid, M., Niazi, N.K., Murtaza, B., Bibi, I. et al., 2017. A comparison of technologies for
remediation of heavy metal contaminated soils. Journal of Geochemical Exploration 182, 247–268.
https://doi.org/10.1016/j.gexplo.2016.11.021
Khudur, L.S., Gleeson, D.B., Ryan, M.H., Shahsavari, E., Haleyur, N. et al., 2018. Implications of cocontamination with aged heavy metals and total petroleum hydrocarbons on natural attenuation
and ecotoxicity in Australian soils. Environmental Pollution 243, 94–102. https://doi.org/10.1016/j.
envpol.2018.08.040
Kuzina, E., Rafikova, G., Vysotskaya, L., Arkhipova, T., Bakaeva, M. et al., 2021. Influence of
hydrocarbon-oxidizing bacteria on the growth, biochemical characteristics, and hormonal status of
barley plants and the content of petroleum hydrocarbons in the soil. Plants 10 (8), 1745. http://www.
doi.org/10.3390/plants10081745
Li, Y., Li, C., Xin, Y., Huang, T., Liu, J., 2022. Petroleum pollution affects soil chemistry and reshapes
the diversity and networks of microbial communities. Ecotoxicology and Environmental Safety 246,
114129. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2022.114129
Patel, M., Surti, M., Ashraf, S.A., Adnan, M., 2021. Physiological and molecular responses to heavy
metal stresses in plants. In: Husen, A. (ed.), Harsh environment and plant resilience. Springer, Cham,
Germany, 171–202.
Prasad, S., Malav, L.C., Choudhary, J., Kannojiya, S., Kundu, M. et al., 2021. Soil microbiomes for
healthy nutrient recycling. In: Yadav, A.N. et al. (eds.), Current trends in microbial biotechnology for
sustainable agriculture. Environmental and microbial biotechnology. Springer, Singapore, 1–21.
Raymond, R.L., 1961. Microbial oxidation of n-paraffinic hydrocarbons. Development Industrial
Microbiology 2 (1), 23–32.
Sazykina, M.A., Minkina, T.M., Konstantinova, E.Y., Khmelevtsova, L.E., Azhogina, T.N. et al., 2022.
Pollution impact on microbial communities composition in natural and anthropogenically modified
soils of Southern Russia. Microbiological Research 254, 126913. https://doi.org/10.1016/j.
micres.2021.126913