ДНІПРОПЕТРОВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ФІЛІНА ТЕТЯНА ВІКТОРІВНА

УДК 631.474 : 631.452

Еколого-біохімічні особливості забруднених важкими металами
урбоедафотопів в межах м. Дніпропетровська

03.00.16 – екологія

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата біологічних наук

Дніпропетровськ – 2006

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі фізіології рослин та екології
Дніпропетровського національного університету Міністерства освіти і
науки України.

Науковий керівник: доктор біологічних наук, професор

Долгова Лідія Григорівна,

Дніпропетровський
національний університет,

кафедра фізіології рослин
та екології, професор

Офіційні опоненти: доктор біологічних наук, професор

Білова Наталія
Анатоліївна,

Академія митної служби
України,

кафедра товарознавства та
митної експертизи,

начальник (м.
Дніпропетровськ)

кандидат біологічних наук,
ст. наук. співроб.

Марискевич Оксана
Георгіївна,

Інститут екології Карпат
НАН України,

заступник директора

(м. Львів)

Провідна установа: Національний ботанічний сад ім. М.М. Гришка

НАН України, м. Київ

Захист відбудеться ”14” червня 2006 р. о 10:00 годині на засіданні
спеціалізованої вченої ради Д 08.051.04 для захисту дисертацій на
здобуття наукового ступеня доктора біологічних наук в Дніпропетровському
національному університеті Міністерства освіти і науки України
за адресою: 49050, м. Дніпропетровськ,

вул. Наукова, 13, корп. 17, біолого-екологічний факультет, ауд. 611.

З дисертацією можна ознайомитись у науковій бібліотеці
Дніпропетровського національного університету Міністерства освіти
і науки України за адресою:

м. Дніпропетровськ, вул. Наукова, 13.

Автореферат розісланий ”10” травня 2006 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради

кандидат біологічних наук, доцент
А.О. Дубина

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. При дослідженні природних та штучних біогеоценотичних
систем особливу увагу приділяють грунту, оскільки він є динамічною та
підсумковою підсистемою та визначає їх надійність і тривалість
функціонування. На територіях промислових підприємств верхній шар ґрунту
включає в себе залишки будівельних та промислових відходів. В зв’язку з
цим, урбоедафотопи (антропогенно-перетворені ґрунти) стають важливим
показником екологічного стану середовища (Добровольский, Никитин, 1990;
Геннадиев, Солнцева, Герасимова, 1992). Значна кількість речовин
техногенного походження, що надходять до ґрунту, представлена важкими
металами, які концентруються в біоті його верхнього шару, де істотну
роль у їх детоксикації вдіграє гумус. Особливого значення він набуває в
процесі імобілізації ферментів, оскільки ферментативні процеси є
найбільш істотними показниками біохімічної активності ґрунту та його
родючості, дослідження яких дає об’єктивне уявлення про перетворення
речовин в едафотопі.

Актуальність наших досліджень набуває особливого значення у зв’язку з
обмеженими відомостями про вплив промислових викидів, які містять важкі
метали, на стан гумусу та локалізацію ферментів у ґрунтах техногенних
територій.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана
на кафедрі фізіології рослин та екології біолого-екологічного факультету
Дніпропетровського національного університету згідно з
науково-дослідними планами НДІ біології ДНУ за темою „Дослідження
видової специфічності та інтегрованості реакції рослин при фітотоксичній
дії ксенобіотиків”, № 3 – 021 – 03.

Мета і завдання дослідження. Основною метою досліджень є вивчення впливу
важких металів у складі промислових викидів на зміну якості гумусу і
біохімічну активність едафотопів для їх екологічної оцінки.

Для досягнення поставленої мети передбачалося вирішення таких завдань:

1. Дослідження вмісту та розподілу важких металів у техногенних
едафотопах м. Дніпропетровська.

2. Установлення впливу техногенних полютантів на стан органічної
речовини грунтів.

3. Дослідження впливу промислових викидів на
вміст вуглеводів в урбоедафотопах.

4. Визначення гідролітичної активності ґрунтів.

5. Дослідження активності оксидоредуктаз у техногенних едафотопах.

6. Визначення диференційованої дії промислових забруднювачів на
біохімічну активність ґрунтів в умовах модельного досліду.

7. Виявлення основних носіїв ферментів при їх локалізації в ґрунті.

8. Установлення впливу забруднення едафотопів металами на
кінетику

ферментативних процесів, пов’язаних із вуглеводним обміном.

Об’єкт дослідження. Едафотопи техногенних територій м. Дніпропетровська.

Предмет дослідження. Еколого-біохімічні особливості ґрунтів, забруднених
важкими металами.

Методи дослідження. Екобіохімічні, статистичні.

Наукова новизна отриманих результатів. Уперше в умовах
м.Дніпропетровська показана дія викидів, які містять сполуки важких
металів, на стан органічної речовини техногенних ґрунтів. Виявлені зміни
біохімічних показників гумусових речовин, що відбуваються під впливом
важких металів. Відмічений суттєвий вплив металів-забруднювачів із
складу промислових емісій на локалізацію ферментів. Визначена кінетика
ферментативних процесів вуглеводного обміну в техноземах.

Практичне значення отриманих результатів. Показники активності ґрунтових
ферментів використовуються в наукових дослідженнях Інституту проблем
природокористування та екології НАН України.

Дані про ферментативну активність ґрунтів використовуються в навчальному
процесі в загальному курсі „Фізіологія рослин”, у спеціальних
практикумах і спецкурсі „Біологія ґрунтів” на кафедрі фізіології рослин
та екології біолого-екологічного факультету ДНУ.

Особистий внесок здобувача. Дисертаційна робота виконана
здобувачем самостійно. Автором проведений інформаційний пошук,
проаналізовані літературні дані, виконані польові й лабораторні
дослідження, інтерпретовані та узагальнені експериментальні дані,
зроблена їх статистична обробка. Права співавторів у сумісних
публікаціях не порушені. Внесок співавтора д-ра. біол. наук,
проф.

Л.Г. Долгової в спільну наукову публікацію полягав у консультаціях при
плануванні та проведенні досліджень, науковому редагуванні тексту статті
(Долгова, Філіна, 2003). Особистий внесок здобувача – одержання даних
про кількість та якість гумусу урбоедафотопів (50%).

Апробація результатів дисертації. Результати досліджень висвітлювались
на щорічних підсумкових наукових конференціях Дніпропетровського
національного університету (1997-2004 рр.), Міжнародній конференції
„Наука і освіта” (Дніпропетровськ, 1998 р.), Міжнародній науковій
конференції „Проблеми фундаментальної та прикладної екології” (Кривий
Ріг, 1999 р.), у роботі Російської біогеохімічної школи „Геохимическая
экология и биогеохимическое изучение таксонов биосферы” (Горно-Алтайск,
2000 г.), на Міжнародній науково-практичній конференції
„Геоэкологические и биоэкологические проблемы Северного Причерноморья”
(Тирасполь, 2001 г.), Міжнародній науково-практичній конференції
„Рослини та промислове середовище” (Дніпропетровськ, 2001 р.),
Міжнародній конференції „Проблеми сучасної екології” (Запоріжжя, 2002
р.), Всеукраїнській науково-практичній конференції молодих вчених і
спеціалістів з проблем виробництва зерна в Україні (Дніпропетровськ,
2002 р.), Міжнародній конференції „Гуминовые вещества в биосфере”
(Москва, 2003 г.), Всеукраїнській науково-практичній конференції
„Фізіологія рослин та екологія” (Дніпропетровськ, 2003 р.), Міжнародній
науково-практичній конференції „Оптимізація агроландшафтів: раціональне
використання, рекультивація, охорона” (Дніпропетровськ – Орджонікідзе,
2003 р.), Міжнародній науковій конференції „Экология и биология почв”
(Ростов-на-Дону, 2004 г.), Міжнародній науково-практичній конференції
„Проблеми екології та екологічної освіти” (Кривий Ріг, 2004 р.).

Публікації. За темою дисертації опубліковано 16 наукових
праць, з яких

4 – статті у фахових виданнях, що входять до переліку, затвердженого
ВАК України, 12 – матеріали та тези наукових конференцій.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація включає 8 розділів, вступ,
висновки, список використаної літератури (227 джерел, з яких 39 –
іноземних), додаток. Загальний обсяг дисертації складає 149
сторінок. Робота містить

48 таблиць, 13 рисунків. Додаток представлений у 5 таблицях.

Автор щиро вдячний керівникові роботи доктору біологічних наук,
професору Л.Г. Долговій, члену-кореспонденту НАН України, доктору
біологічних наук, професору А.П. Травлєєву, співробітникам кафедри
фізіології рослин та екології і НДІ біології ДНУ за допомогу у виконанні
дисертації.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

СТАН ГРУНТІВ ТЕХНОГЕННИХ ТЕРИТОРІЙ

(огляд літератури)

У роботі проаналізовані наукові джерела, в яких розглядається поняття
„едафотоп” (Сукачев, 1964; Работнов, 1976, 1983; Номоконов, 1989;
Белова, Травлеев, 1999). Розглянуті роботи про екологічні наслідки
забруднення ґрунтів важкими металами: зміна кислотно-лужного режиму
грунтів (Ильин, 1990), зміна активності ґрунтових ферментів (Хазиев,
1972, 1977, 1982; Tyler, 1974; Долгова, 1976, 1978, 1981; Павлюкова,
Кучма, Гришко, 1995; Колесников, Казеев, Вальков, 2000), зміна якісного
і кількісного складу гумусу (Евдокимова, 1995; Бабаев, Садыхова, 2004),
зменшення частки гумінових кислот та збільшення частки фульвокислот
(Щербакова, 1981) та ін. Розглянуті наукові праці присвячені гумусу, як
поняттю хімічному, біохімічному й екологічному (Кононова, 1963;
Пономарева, Плотникова, 1980). Вивчення питань локалізації і дії
ферментів у ґрунті дозволяє виявити сутність формування його
біокаталітичних властивостей при надходженні, імобілізації та
стабілізації ферментів (Асеева, Паников, 1979). Ми звертаємо також увагу
на роль метал-іонів у процесах асоціації ферментів з гумусовими
речовинами. Серед компонентів органічної речовини ґрунту, з якими
ферменти можуть утворювати комплекси, ідентифіковані полісахариди
(Щербакова, 1983), чия висока реакційна здатність дає підставу
припустити, що вони входять до складу гумусових кислот (Орлов,
Садовникова, 1975).

При дослідженні механізму ферментативного каталізу в ензимології широко
застосовуються кінетичні методи – визначення швидкості ферментативної
реакції в залежності від різних чинників (Хазиев, Агафарова, 1976; Mc
Laren, 1978), які полягають у кількісному описанні перебігу метаболічної
реакції і є перспективними для вивчення ферментативної активності
ґрунту.

Таким чином, аналіз літературних даних свідчить, що питання стану
органічної речовини і ферментативної активності ґрунтів, особливо
забруднених інгредієнтами промислових викидів, зокрема сполуками
металів, а також вивчення локалізації ґрунтових ферментів у теперішній
час достатньо актуальні й дозволяють продовжувати дослідження в даному
напрямі.

ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНУ ДОСЛІДЖЕНЬ

Місто Дніпропетровськ знаходиться в зоні розповсюдження Української
кристалічної плити. Наведені дані про особливості рельєфу та
геоморфологічної структури території, характеристика ґрунтового покриву.
Описані особливості кліматичних умов району досліджень (Бельгард, 1950;
Белова, Травлеев, 1999).

ОБ’ЄКТИ І МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ

Об’єктами наших досліджень були едафотопи на території таких промислових
вузлів: західного (ВАТ ДЗМК ім. Бабушкіна, АТ Дніпроважмаш), південного
(ВО ПМЗ, ВАТ Дніпропрес), східного (трубопрокатний завод ім. К.
Лібкнехта, ВО Дніпроважбуммаш ім. Артема) і північного (ВАТ
Дніпропетровський завод ГШО, ДВРЗ ім. Кірова, АТ завод прокатних валків)
(рис. 1). Едафотопи промислових ділянок представлені деградованими
чорноземами звичайними з умістом гумусу

1,0 – 3,96% абсолютно сухої ваги; рН водної витяжки від 7,63 до 8,60. За
механічним складом ґрунти техногенних територій – суглинки й супісі. Як
контрольний обраний ґрунт з умовно чистої території, за класифікацією
біомоніторингу Дніпропетровської області, розташованої на відстані 80 км
від джерел викидів, – чорнозем звичайний важкосуглинковий з умістом
гумусу 4,22%.

Підготовка ґрунтів для аналізу проводилась за методом, описаним
Е.В. Аринушкіною (1970). У ґрунтах визначались: польова вологість
– за методом Л.М. Александрової й О.О. Найдьонової (1967);
механічний склад – за методом Н.А. Качинського (1968); рН водної
витяжки – потенціометричним методом (Александрова, Найденова, 1967);
валовий уміст металів – атомно-абсорбційним методом (Симонова, 1986).
Уміст у грунтах гумусу і рухомих форм азоту визначали за методом І.В.
Тюріна і М.М. Кононової (Александрова, Найденова, 1967); валовий уміст
азоту – за Кьєльдалем, калію та фосфору – за Л.М. Александровою й
О.О. Найдьоновою; рухомі сполуки калію – за А.Д. Масловою й З.В.
Чернишовою, рухомі форми фосфору – за Ф.В. Чіріковим (Аринушкина, 1970).
Для визначення кількості вуглеводів у ґрунті й у складі органічної
речовини застосовували фенолсірчанокислий метод Дюбуа в модифікації
Артемьєва (Хазиев, Багаутдинов, 1987). Біохімічна активність промислових
едафотопів досліджувалась за такими методиками: активність каталази
визначали газометричним методом; активність дегідрогенази, інвертази і
протеази – за методами, запропонованими А.Ш.Галстяном (Галстян,
Григорян, 1978); активність поліфенолоксидази визначалась методом
йодометричного титрування, запропонованим К.А. Козловим (1964);
активність уреази – за методом Ф.Х Хазієва (1972). Для проведення
модельного досліду зі встановлення впливу металів на активність
ґрунтових ферментів, ґрунт (чорнозем звичайний важкосуглинковий, що не
зазнає впливу техногенних полютантів) забруднювався важкими металами у
вигляді розчинів їх сульфатів, концентрації яких утричі перевищували їх
фоновий уміст у ґрунтах м. Дніпропетровська. Для досліду був обраний
саме такий ґрунт, тому що він може акумулювати найбільшу кількість
важких металів. Визначення в ґрунті активності інвертази,
поліфенолоксидази і дегідрогенази проводили за методами, указаними вище.

Виділення з ґрунтів гумусових кислот проводили за методом Д.С. Орлова й
Л.А. Гришиної (1981); для визначення в них ферментативної активності
застосовували метод С.А. Абрамян і А.Ш. Галстяна (1987). Для з’ясування
кінетичних характеристик ензиматичних процесів у ґрунтах застосовувався
метод визначення інвертазної активності, запропонований А.Ш. Галстяном
(Галстян, Григорян, 1978).

Результати експериментів оброблені за методом математичної статистики
(Зайцев, 1990). Оцінка розбіжності показників контрольних і дослідних
варіантів здійснювалась через середньоквадратичне відхилення за
критерієм Ст’юдента при 5%-вому рівні значущості; коефіцієнт кореляції
розраховували за Спірменом (Приседський, 1999).

УМІСТ ВАЖКИХ МЕТАЛІВ В УРБОЕДАФОТОПАХ

м. ДНІПРОПЕТРОВСЬКА

Уміст важких металів у ґрунті є одним із найважливіших показників, які
визначаються при ґрунтово-геохімічному моніторингу природного
середовища. В едафотопах техногенних територій відмічений підвищений
уміст металів. Одним із основних процесів, що впливають на долю металів
у грунтах, є закріплення їх гумусовою речовиною. Іншим фактором, що
впливає на процесс закріплення ґрунтами полютантів, є значення рН
середовища. Група пріоритетних металів-забруднювачів– мідь, цинк,
свинець – має значну рухливість у кислому середовищі й стає інертною при
зміні реакції середовища в бік підлужування, що також сприяє акумуляції
їх переважно в поверхневому (0-5 см) шарі досліджуваних нами едафотопів,
де рН має слабколужні значення.

Нами зафіксований високий уміст сполук цинку в промислових ґрунтах – у
14,6 — 63,6 рази вище, ніж у зональнму ґрунті (рис. 2, а). Відмічається
також високий уміст свинцю – до 67,8 мг/кг ґрунту при вмісті його в
ґрунті контрольної ділянки 7,2 мг/кг грунту (рис. 2, б). На техногенних
ділянках, за винятком супіщаних ґрунтів північного промислового вузла,
спостерігається забруднення марганцем (рис. 2, в). Показники його вмісту
в техногенних едафотопах на 49,7-90,9% вищі, ніж у зональному ґрунті.
Уміст міді в основному на 69,5-91,2% перевищує даний показник у ґрунті
контрольної ділянки (рис. 2, г), що дозволяє говорити про мідь як один
із забруднювачів ґрунтів, що превалює. Отримані нами дані свідчать про
те, що переважна акумуляція металів, таких як цинк, мідь, свинець,
марганець, спостерігається в основному у верхньому шарі грунтів (0-5
см).

Уміст елементів-забруднювачів у досліджуваних нами промислових
едафотопах значно варіює залежно від їх механічного складу. Найбільша
кількість металів зафіксована в едафотопах західного промислового вузла,
ґрунти яких представлені важкими суглинками. У них переважають сполуки
марганцю, міді, цинку і свинцю.

Ті самі забруднювачі (марганець, мідь, цинк, свинець), але в меншій
кількості відмічаються нами і на території підприємств південного та
східного промислових вузлів, ґрунти яких представлені середніми та
легкими суглинками (рис. 2, а – г).

Спектр полютантів, що превалюють, звужується в супіщаних ґрунтах
північного промислового вузла. Тут спостерігається найменший уміст
металів порівняно з вищевказаними промисловими вузлами в середньому
втричі.

За нашими даними, уміст в едафотопах заліза і (за винятком
ВАТ ДЗМК

ім. Бабушкіна) нікелю, кадмію знаходиться в межах фонового рівня, але
все-таки дещо вищий, ніж їх кількість у зональному ґрунті. Кількість
алюмінію і магнію в едафотопах також істотно не відрізняється від
фонового рівня і від їх умісту у ґрунті контрольної ділянки.

а) цинку
б) свинцю

в) марганцю
г) міді

Примітка: 1 – зональний грунт; промислові вузли: західний (2 – ВАТ ДЗМК
ім. Бабушкіна;

3 – АТ Дніпроважмаш); південний (4 – ВО ПМЗ; 5 – ВАТ Дніпропрес);
східний

(6 – трубопрокатний завод ім. К. Лібкнехта; 7 – АТ Дніпроважбуммаш ім.
Артема); північний

(8 – ВАТ Дніпропетровський завод ГШО; 9 – ДВРЗ ім. Кірова; 10 – АТ завод
прокатних валків);

? – шар ґрунту 0-5 см, ? – шар ґрунту 20-25 см.

Рис. 2. Уміст важких металів в урбоедафотопах, мг/кг ґрунту

Таким чином, за результатами аналізу ґрунтів техногенних територій ми
встановили, що найбільшою кількістю важких металів характеризується
едафотоп заводу металоконструкцій ім. Бабушкіна (важкий суглинок). За
нашими даними, тут

міститься марганцю в середньому у 10 разів, міді у 13 разів, цинку у 76
разів, свинцю у 16 разів, заліза у 22 рази, нікелю у 8 разів, кадмію у
18 разів більше, ніж їх уміст у зональному ґрунті. Дана обставина була
підставою при виборі саме цього промислового майданчика для подальших
досліджень.

ОРГАНІЧНА РЕЧОВИНА ГРУНТІВ ТЕХНОГЕННИХ ТЕРИТОРІЙ

м. ДНІПРОПЕТРОВСЬКА

Важливими показниками генезису і родючості ґрунтів є рівень умісту та
якісний склад гумусу. Вивчення природи і властивостей ґрунтової
органічної речовини в екосистемах, що зазнають різних техногенних
навантажень, надзвичайно важливе у зв’язку з необхідністю оцінки
стійкості ґрунтового покриву.

Оскільки ґрунтовий гумус може акумулювати продукти техногенного
виробництва, зокрема сполуки металів (Добровольский, 2004; Пинский,
Золотарева, 2004), його кількість значно зменшується порівняно з
контролем: на території західного промислового вузла на 41,20% та 25,00%
у шарах 0-5 і 20-25 см відповідно (і складає 2,75-3,53%); південного –
у шарі 20-25 см незначно, а в шарі 0-5 см – на 46,06% (2,67-3,82%);
східного – на 62,50% у шарі 0-5 см та на 51,70% у шарі 20-25 см
(1,82-2,92%). На території північного промислового вузла кількість
гумусу в шарах суттєво не змінюється (1,33-1,14% у шарах 0-5 і 20-25 см
відповідно) порівняно із зональним ґрунтом, де його вміст в середньому
4,22%.

Нами встановлена наявність негативного кореляційного зв’язку між умістом
гумусу в едафотопах та кількістю в них металів. Розрахунок коефіцієнта
кореляції для даних показників виявив такі значення: у середньому для
марганцю r = -0,47; міді r = -0,48; цинку r = -0,57; свинцю r = -0,52;
заліза r = -0,37; нікелю r = -0,27; кадмію r = -0,47; магнію r = -0,28;
алюмінію r = -0,22.

У ґрунтах, які представлені середніми, легкими суглинками та супісями,
кількість гумусу зменшується в міру полегшення їх механічного складу: на
території південного промислового вузла (середні суглинки) – несуттєво;
східного (легкі суглинки) – у 2-2,5 рази; північного (супісі) – у 3-4
рази порівняно із зональним ґрунтом.

У розподіленні гумусу в супіщаних ґрунтах простежується тенденція до
деякого зниження його вмісту зі збільшенням глибини. Так, в едафотопах
північного промислового вузла (наприклад, на території ДВРЗ ім. Кірова)
нами відмічене зниження кількості гумусу на 34,64% у шарі 20-25 см
порівняно з поверхневим шаром 0-5 см.

У ґрунтовому гумусі зосереджена основна частина біогенних елементів.
Дані агрохімічного аналізу свідчать про те, що ґрунти промислових
ділянок і зональний ґрунт мають певний запас азоту, фосфору і калію та
можуть виконувати одну із основних функцій – постачальника мінеральних
елементів для рослин. Проте найбільшим умістом елементів живлення рослин
характеризується ґрунт контрольної ділянки: N – 0,23%; P2O5 – 0,190%; K
– 2,22% (у шарі 0-5 см), у той час як промислові едафотопи містять
значно меншу їх кількість: N від 0,09 до 0,15%; P2O5 від 0,067 до
0,112%; K від 2,10 до 2,16%. Визначення кореляційної залежності між
умістом гумусу в едафотопах та кількістю в них азоту і фосфору показало
позитивний зв’язок між ними (+0,83 і +0,34 відповідно).

При вивченні органічної речовини ґрунтів головну увагу, як правило,
приділяють групі специфічних гумусових речовин – гуміновим кислотам,
фульвокислотам і гуміну. В умовах техногенезу кількісний та якісний
склад гумусу зазнає значних змін: зменшується частка гумінових кислот і
підвищується частка фульвокислот.

У промислових ґрунтах (наприклад, в едафотопі на території заводу
металоконструкцій ім. Бабушкіна) уміст гумінових кислот, порівняно із
зональним ґрунтом, знижується в середньому у 2,5 рази і складає 8,9 і
10,5 мг/г ґрунту в шарах 0-5 та 20-25 см відповідно. Кількість
фульвокислот зменшується несуттєво, а вміст залишку, який не
гідролізується, навіть дещо підвищується, що напевно спричинено
забрудненням ґрунтів важкоокиснюваними органічними речовинами
техногенного походження. У зональному ґрунті вміст гумінових кислот (у
середньому 20,2 мг/г ґрунту) у 1,5 рази перевищує вміст фульвокислот (у
середньому 13,3 мг/г ґрунту), а в техногенних едафотопах фульвокислот (у
середньому 12,0 мг/г ґрунту) у 1,2 рази більше, ніж гумінових (у
середньому 9,7 мг/г ґрунту).

Для зонального ґрунту характерний гуматно-фульватний тип гумусу. Так,
показник Сгк/Сфк становить тут 2,04 для шару ґрунту 0-5 см і 1,60 для
шару 20-25 см. Техногенні ж едафотопи відрізняються фульватно-гуматним
типом гумусу. Показники Сгк/Сфк складають 0,82 і 0,91 для шарів 0-5 та
20-25 см відповідно, що характерно для чорноземів, які забруднюються
викидами, що містять метали.

При вивченні органічної речовини ґрунтів окрім специфічних гумусових
речовин приділяють увагу неспецифічним, зокрема вуглеводам. Забруднення
ґрунтів металами призводить до значного зниження в них кількості
вуглеводів порівняно з ґрунтом контрольної ділянки (де вміст вуглеводів
у середньому 0,54%): на 87,50% у шарі 0-5 см та на 75,00% у шарі 20-25
см, і знаходиться в межах 0,07-0,38% на суглинках (на території
едафотопів західного, південного, східного промислових вузлів). В
урбоедафотопах північного промислового вузла (супісі) уміст вуглеводів у
шарах суттєво не змінюється і знаходиться в межах 0,06-0,14%.

Відмічається також зменшення кількості вуглеводів у міру полегшення
механічного складу ґрунтів: на середніх суглинках південного
промислового вузла – до 7 раз; на легких суглинках східного промислового
вузла – від 3,5 до 8 раз; на супісях північного промислового вузла – від
4 до 8,7 раз порівняно з ґрунтом контрольної ділянки (важкий суглинок).
Розподілення вуглеводів у досліджених нами ґрунтах значною мірою
обумовлене розподіленням гумусу, що підтверджується наявністю
достовірного позитивного зв’язку між ними (у середньому r = +0,69).

У супіщаних ґрунтах північного промислового вузла спостерігається також
зменшення кількості вуглеводів в едафотопах з глибиною на 40,0 – 50,0%
(у шарі 20-25 см) по відношенню до поверхневого шару 0-5 см. У ґрунтовій
органічній речовині досліджуваних нами ґрунтів зосереджено від 5,26 до
20,74% вуглеводів.

Розділення органічної речовини на фракції дозволило встановити, що
вуглеводи нерівномірно розподілені за фракціями гумінових кислот,
фульвокислот і гуміну.

Дослідження групового складу ґрунтового гумусу показали, що основна маса
вуглеводів зонального ґрунту зв’язана з фракцією фульвокислот у
кількості 20,0% і 19,2% у шарах 0-5 та 20-25 см відповідно, що вдвічі
більше, ніж у гумінових кислотах. У фракції гумінових кислот вуглеводи
складають 10,0% і 9,5%; у складі залишку, який не гідролізується, –
19,0% і 16,3% у шарах 0-5 та 20-25 см відповідно. Під впливом
техногенезу кількість вуглеводів органічної речовини знижується (по
відношенню до вмісту їх у ґрунті контрольної ділянки) у складі фракції
гумінових кислот – несуттєво, у фракції фульвокислот – майже вдвічі, у
гуміні – у середньому майже втричі. Наші дані свідчать, що як в
едафотопі, так і в зональному ґрунті вуглеводи зосереджені переважно в
складі фракції фульвокислот.

Таким чином, метали, які входять до складу техногенних емісій, негативно
впливають на стан органічної речовини досліджуваних нами ґрунтів.
Основним наслідком антропогенного перетворення гумусу є зниження його
загальних запасів, що призводить до зменшення вмісту елементів
мінерального живлення рослин. Зміна його фракційного складу виражається
в збільшенні частки фульвокислот, зменшенні кількості гумусових кислот і
вуглеводів.

БІОХІМІЧНА АКТИВНІСТЬ ТЕХНОЗЕМІВ

Для характеристики біологічної активності ґрунтів широко
використовуються біохімічні показники, серед яких найбільш
інформативними є дані про активність ґрунтових ферментів. Вивчаючи зміну
активності деяких ґрунтових ферментів, ми виявили ступінь впливу
промислових емісій, які містять важкі метали, на біохімічну активність
техногенних едафотопів.

Гідролітичний розпад високополімерних неспецифічних органічних сполук у
ґрунті являє собою найважливіший етап взаємозв’язаних процесів
перетворення органічної речовини, що передує стадії окисно-відновних
процесів гумусоутворення. За нашими даними, гідролітична активність
техногенних ґрунтів знижується у міру полегшення їх гранулометричного
складу, залежить від кислотно-лужних умов середовища, що підтверджується
наявністю негативного корелятивного зв’язку між даними показниками (у
середньому r = -0,40) і тісно пов’язана з умістом в едафотопах гумусу
(у середньому r = +0,87).

Оскільки в досліджуваних нами важкосуглинкових ґрунтах відмічається
найбільша кількість важких металів, ми їх використовуємо для з’ясування
ступеня впливу останніх на ферментативну активність урбоедафотопів.

В умовах нашого регіону викиди промислових підприємств, які містять
сполуки металів, суттєво впливають на активність ґрунтових інвертази,
протеази й уреази. Даний факт підтверджується результатами аналізів,
згідно з якими в едафотопах західного промислового вузла, де ґрунти
представлені важкими суглинками, активність гідролаз істотно знижується
(інвертази – на 22%; протеази – на 36%; уреази – на 58% по відношенню до
зонального ґрунту), про що свідчить наявність негативного корелятивного
зв’язку між умістом у ґрунтах металів та гідролітичною активністю
техноземів (у середньому для марганцю r = -0,79; міді r = -0,94;
цинку

r = -0,81; свинцю r = -0,88; заліза, нікелю й кадмію r = -0,84; магнію r
= -0,80; алюмінію r = -0,66).

o

o

p

??????

Z, активність ґрунтових каталази, дегідрогенази й поліфенолоксидази
також залежить від кількості гумусу у ґрунтах (у середньому r = +0,88),
знижується від суглинків до супісів та негативно корелює з рН
середовища (у середньому r = -0,38).

Вивчення активності оксидоредуктаз в умовах техногенезу дало нам
можливість установити, що їх діяльність у ґрунтах промислових
майданчиків, забруднених сполуками металів, пригнічена по відношенню до
таких показників у ґрунті контрольної ділянки (каталази – на 63%;
дегідрогенази – на 89%; поліфенолоксидази – на 34%), про що свідчить
наявність негативного корелятивного зв’язку між ними (у середньому
для марганцю r = -0,77; міді r = -0,95; цинку r =

-0,83; свинцю r = -0,89; з аліза, нікелю, кадмію r = -0,82; магнію r
= -0,77; алюмінію

r = -0,62).

Слід зазначити, що гідролітична й оксидоредуктазна активність ґрунтів
західного, південного та східного промислових вузлів знижується у
верхньому шарі (0-5 см) по відношенню до нижнього (20-25 см), що
викликане переважною акумуляцією тут важких металів, інгібуючих ґрунтову
ферментативну активність. На діяльність ґрунтових ферментів найбільш
токсично впливають мідь і свинець.

Таким чином, проведені нами дослідження біохімічної активності
промислових едафотопів дозволили визначити межі варіювання активності
ферментів і показати, що найменшою ферментативною активністю серед
важкосуглинкових ґрунтів відрізняється техногенна ділянка заводу
металоконструкцій ім. Бабушкіна в західному промисловому вузлі. Так,
активність інвертази на даній ділянці складає 80,7%; протеази – 68,1%;
уреази – 45,2%; каталази – 43,8%; дегідрогенази – 19,9%;
поліфенолоксидази – 74,5% від їх активності в зональному ґрунті. Дана
обставина свідчить про сильний інгібуючий вплив сполук металів на
ферментативну активність досліджуваних едафотопів, що зумовило
використання ґрунту даної техногенної ділянки та зонального ґрунту для
подальших досліджень, а саме: визначення локалізації ґрунтових ферментів
та кінетики ферментативних процесів.

ВПЛИВ ВАЖКИХ МЕТАЛІВ НА ФЕРМЕНТАТИВНУ АКТИВНІСТЬ ГРУНТІВ (МОДЕЛЬНИЙ
ЕКСПЕРИМЕНТ)

У зв’язку з тим що промислові викиди будь-якого виробництва в природних
умовах містять не один, а декілька техногенних забруднювачів, біохімічні
показники виявляють їх сумарну дію. Нами були проведені модельні досліди
зі встановлення диференційованого впливу важких металів на активність
ґрунтових ферментів. Для цього обраний чорнозем звичайний
важкосуглинковий, оскільки за результатами наших досліджень він має
здатність акумулювати найбільшу кількість важких металів порівняно з
іншими ґрунтами.

При внесенні в ґрунт сульфату міді спостерігається зниження інвертазної
активності на 65,98% по відношенню до її активності в ґрунті
контрольного варіанта досліду. Згідно з нашими даними, фермент знижує
активність уже в першу добу експерименту. Далі, протягом усього часу
експозиції, активність інвертази інтенсивно знижується, і на 30-ту добу
спостерігається її найменша активність (4,15 мг глюкози/г ґрунту)
порівняно з показниками активності ферменту при дії інших
металів-забруднювачів – цинку, свинцю, марганцю, використаних у
модельному експерименті. Така сама тенденція спостерігається і при
внесенні в ґрунт сульфату цинку, при цьому інвертазна діяльність
пригнічується на 56,07% по відношенню до такої самої у ґрунті
контрольного варіанта досліду. Інгібуючу дію сульфату цинку відмічено,
починаючи з 10-ї доби, з подальшим зниженням активності ферменту до 30-ї
доби експерименту. Сульфат свинцю виявив меншу, порівняно з міддю і
цинком, інгібуючу дію на інвертазну активність. Діяльність ферменту
пригнічується на 49,18% по відношенню до ґрунту контрольного варіанта
досліду і найбільше, починаючи з 10-ї доби експозиції. На 20-ту, 25-ту,
30-ту добу експерименту інтенсивне зниження активності інвертази
сповільнюється і залишається на одному стабільно низькому рівні. Ми
встановили, що слабкий негативний вплив на діяльність інвертази робить
сульфат марганцю. При цьому зниження активності ферменту (у межах
18,55-37,46% по відношенню до його активності в грунті контрольного
варіанта досліду) відбувається плавно протягом усього часу експозиції та
менш інтенсивно порівняно з дією інших металів, що використовувались в
експерименті.

Нами встановлено, що до значного зниження активності поліфенолоксидази
(на 80,72% по відношенню до контрольного ґрунту) призвело забруднення
ґрунту сульфатом цинку. Згідно з нашими даними, діяльність ферменту
пригнічується металом уже в 1-шу добу експозиції і впродовж 20-30-ї доби
набуває деякої стабільності, залишаючись при цьому дуже низькою. Вплив
на активність поліфенолоксидази сульфату свинцю проявляється також у
1-шу добу досліду, але на 10-ту добу відмічається інтенсивне падіння
активності ферменту, яка протягом експерименту зменшується на 74,70% по
відношенню до контрольного варіанта досліду. Ми встановили, що зниження
поліфенолоксидазної активності (на 66,27% по відношенню до контролю) при
внесенні в ґрунт сульфату марганцю проявляється також на початку
експерименту і продовжується, але менш інтенсивно, ніж під впливом цинку
та свинцю, до його завершення. Внесений до грунту сульфат міді завдає
найменшого негативного впливу (порівняно з іншими
металами-забруднювачами) на активність поліфенолоксидази, яка плавно
зменшується (на 32,71-56,63% по відношенню до контролю) упродовж усього
експерименту. Дана обставина, можливо, пояснюється тим, що мідь входить
до складу коферменту поліфенолоксидази.

За нашими даними, найбільш чутливою до дії металів виявилася ґрунтова
дегідрогеназа. В усіх варіантах досліду активність ферменту значно
знижується вже в 1-шу добу експозиції (при внесенні до ґрунту сульфату
цинку – на 81,13%; сульфату міді – на 78,77%; сульфату свинцю – на
75,94%; сульфату марганцю – на 73,11% по відношенню до контролю) і
продовжує зменшуватись до кінця експерименту. Так, на 30-ту добу
експозиції дегідрогеназна активність складає 6,90%; 6,90%; 13,79%;
18,62% (при внесенні до ґрунту сульфатів цинку, міді, свинцю та марганцю
відповідно) від такої в ґрунті контрольного варіанта досліду. Проте
найбільш токсичними для діяльності дегідрогенази є цинк і мідь, що також
було характерно для ґрунтових інвертази та поліфенолоксидази.

Результати проведеного модельного експерименту свідчать про інгібуючу
дію металів на активність інвертази, поліфенолоксидази та дегідрогенази,
причому зі збільшенням часу дії металу-забруднювача активність
ферментів знижується на

30-ту добу досліду. Слід при цьому відзначити, що характер їх токсичної
дії на ферментативну активність ґрунту неоднаковий: на діяльність
інвертази найбільш інгібуючого впливу завдавали мідь і цинк, на
поліфенолоксидазну активність – цинк і свинець, на дегідрогеназну
активність – цинк і мідь. Можна також констатувати, що найменшого
негативного впливу ферментні системи ґрунту зазнають від марганцю.
Модельний експеримент підтвердив результати дослідження в польових
умовах, де вищевказані ферменти виявили таку саму тенденцію до зміни їх
активності, однак менш значну, що пов’язано з меншою концентрацією
металів-забруднювачів у природному середовищі.

ФЕРМЕНТАТИВНА АКТИВНІСТЬ ГУМУСОВИХ РЕЧОВИН

В УРБОЕДАФОТОПАХ

Вивчення питань імобілізації та дії позаклітинних ферментів ґрунту
дозволяє виявити сутність формування його біокаталітичних властивостей.
За нашими даними, гумусові речовини, виділені із ґрунтових зразків,
відібраних на урбоедафотопах, містять у декілька разів більшу кількість
металів порівняно із зональним ґрунтом і відрізняються меншою
ферментативною активністю. Так, активність інвертази в препаратах
гумінових кислот та залишку, який не гідролізується, у ґрунтах
техногенної зони в середньому у 1,5 рази нижча, ніж у ґрунті контрольної
ділянки, а у фракції фульвокислот активність ферменту по відношенню до
зонального ґрунту знижується несуттєво (табл. 1).

Таблиця 1

Активність інвертази в препаратах гумусових речовин

(мг глюкози/г препарату, 24 г), f=4

Пробні

ділянки Глибина

відбору

проб, см Гумінові кислоти Фульвокислоти Гумін

x ± m t/t (0,05) x ± m t/t (0,05) x ± m t/t (0,05)

Зональний

грунт 0-5

20-25 6,92 ± 0,069

6,62 ± 0,057

4,10 ± 0,037

4,00 ± 0,024

2,10 ± 0,021

2,05 ± 0,023

ВАТ ДЗМК

ім. Бабушкіна 0-5

20-25 4,03 ± 0,032

4,93 ± 0,043 13,68

8,56 3,80 ± 0,023

3,85 ± 0,021 2,45

1,69 1,49 ± 0,015

1,51 ± 0,018 8,44

6,70

Це, можливо, свідчить про те, що закріплення в ґрунті металів
відбувається в основному саме фракцією гумінових кислот. У зональному
ґрунті гумінові кислоти мають більш високу активність інвертази, ніж
фульвокислоти та гумін, що свідчить про більш міцний зв’язок ферменту і
кислоти. На промисловій ділянці гумінові й фульвокислоти
характеризуються відносно однаковою інвертазною активністю, що, однак,
перевищує таку в залишку, який не гідролізується, майже втричі. Даний
факт також свідчить про переважну локалізацію інвертази в гумусових
кислотах.

Аналіз даних про поліфенолоксидазну активність гумусових речовин
зонального ґрунту показав, що найбільш міцно фермент зв’язаний також із
гуміновими кислотами. Так, нами відмічена максимальна активність
ґрунтової поліфенолоксидази у фракції гумінових кислот, яка в 1,5 рази
вища, ніж у фракції фульвокислот, та в 3 рази – ніж у гуміні (табл.
2), що дозволило говорити про переважну локалізацію ферменту гуміновими
кислотами в ґрунті контрольної ділянки.

Таблиця 2

Активність поліфенолоксидази в препаратах гумусових речовин

(мкмоль аскорбінової кислоти, окисленої за 1 хв/г препарату), f=4

Пробні

ділянки Глибина

відбору

проб, см Гумінові кислоти Фульвокислоти Гумін

x ± m t/t (0,05) x ± m t/t (0,05) x ± m t/t (0,05)

Зональний

грунт 0-5

20-25 0,50 ± 0,004

0,45 ± 0,003

0,31 ± 0,002

0,30 ± 0,003

0,17 ± 0,001

0,14 ± 0,002

ВАТ ДЗМК

ім. Бабушкіна 0-5

20-25 0,31 ± 0,002

0,36 ± 0,003 15,19

7,71 0,23 ± 0,002

0,28± 0,002 10,28

2,00 0,10 ± 0,001

0,13 ± 0,002 17,99

1,28

Промислові викиди пригнічують процеси гуміфікації в едафотопах, що
знаходить відображення в зміні поліфенолоксидазної активності їх
гумусових речовин. Оскільки гумінові кислоти мають найбільшу здатність
зв’язувати метали, то в даній фракції гумусових речовин спостерігається
найбільше зниження активності ферменту – в середньому на 29,6% (по
відношенню до ґрунту контрольної ділянки). Поліфенолоксидазна активність
техногенних грунтів вища в препаратах гумусових кислот порівняно з
гуміном, що також свідчить про імобілізацію ферменту гумусовими
кислотами. Результати досліджень показують майже однаковий ступінь
зв’язування поліфенолоксидази як гуміновими, так і фульвокислотами в
ґрунтах техногенних територій.

Ми встановили (табл. 3), що найвищою дегідрогеназною активністю
відрізняються гумінові кислоти зонального ґрунту, що більш ніж у 1,5
рази вище активності ферменту в залишку, який не гідролізується.
Показники активності дегідрогенази у фракціях гумінових і фульвокислот у
ґрунті контрольної ділянки відрізняються несуттєво. Препарати гумусових
речовин, виділені з ґрунтів промислової ділянки, виявили низьку та
приблизно однакову дегідрогеназну активність.

Таблиця 3

Активність дегідрогенази в препаратах гумусових речовин

(мг ТФФ/10 г препарату, 24 г), f=4

Пробні

ділянки Глибина

відбору

проб, см Гумінові кислоти Фульвокислоти Гумін

x ± m t/t (0,05) x ± m t/t (0,05) x ± m t/t (0,05)

Зональний

грунт 0-5

20-25 0,87 ± 0,007

0,79 ± 0,008

0,65 ± 0,007

0,63 ± 0,006

0,50 ± 0,004

0,50 ± 0,005

ВАТ ДЗМК

ім. Бабушкіна 0-5

20-25 0,09 ± 0,006

0,20 ± 0,002 30,50

25,88 0,09 ± 0,006

0,18 ± 0,009 21,90

14,99 0,04 ± 0,003

0,18 ± 0,009 33,09

11,18

Так, активність дегідрогенази в гумусових речовинах техногрунтів складає
всього від 11,4 до 23,0% від її активності в ґрунті контрольної ділянки.

Таким чином, ми констатуємо, що основними носіями ферментів ґрунтової
органічної речовини є гумусові кислоти і з них найбільше – фракції
гумінових кислот, про що свідчать показники їх інвертазної,
поліфенолоксидазної та дегідрогеназної активності. Установлено, що в
зональному ґрунті ферменти зв’язані більшою мірою з фракцією гумінових
кислот. Нами також виявлений вплив промислових викидів, які містять
метали, на локалізацію ферментів, що виражається в зниженні
ферментативної активності препаратів гумінових кислот та підвищенні в
цьому процесі ролі фульвокислот і гуміну.

КІНЕТИКА ФЕРМЕНТАТИВНИХ ПРОЦЕСІВ В ЕДАФОТОПАХ

ТЕХНОГЕННИХ ТЕРИТОРІЙ

Установити стан ферментів у ґрунті, а також виявити характер впливу
різних чинників на окремі стадії ферментативних реакцій дозволяють
константа Міхаеліса– Км і максимальна швидкість ферментативної реакції –
Vмакс – кінетичні константи ензиматичних процесів.

Рис. 3. Графік субстратної залежності швидкості реакції у зворотних
координатах – 1 / V0 і 1 / S

У ході нашого експерименту була визначена оптимальна експозиція часу,
яка надалі використовується в дослідженнях за визначенням величини
Vмакс. і Км інвертази в контролі та під впливом забруднення середовища
металами.

Значення Vмакс. і Км були розраховані нами за результатами визначення
активності ферментів з різними концентраціями субстратів. У ґрунті
контрольної ділянки наростання швидкості ферментативної реакції
відбувається за більш низьких значень концентрації субстрату. Отже, ми
відзначаємо значну відмінність у кінетиці ферментативних процесів, які
відбуваються в ґрунті контрольного варіанта досліду та в умовах
забруднення металами. Значення активності ферментів при різних
концентраціях субстратів були використані для розрахунків Км і Vмакс.
графічним способом (рис. 3).

Таким чином, забруднення важкосуглинкового чорнозему металами із складу
промислових викидів змінює кінетику ферментативних процесів вуглеводного
обміну, які каталізуються інвертазою. Результати наших досліджень
показують зменшення максимальної швидкості ферментативного процесу в
ґрунті техногенної ділянки, що можна пояснити зміною стану
фермент-субстратного комплексу і зниженням швидкості його розпаду в бік
створення продукту реакції. Зміна величини Км пропорційно пов’язана зі
зміною Vмакс. – при зменшенні Vмакс. Км

збільшується. Показник Км у промисловому едафотопі різко збільшується (у
два рази), що свідчить про інгібування ферментативного процесу. Даний
факт пояснюється зниженням доступності ферменту субстрату, унаслідок
чого реакція відбувається при вищих концентраціях субстрату, ніж у
ґрунті контрольної ділянки.

ВИСНОВКИ

1. Хронічне аерогенне забруднення ґрунту промисловими викидами, які
містять важкі метали, призводить до накопичення в ньому останніх
(переважно цинку, міді, свинцю, марганцю), концентрація яких перевищує
фонові значення. Вміст металів у досліджуваних техногенних ґрунтах
варіює залежно від їх механічного складу. Найбільша кількість металів
зафіксована у важких суглинках західного промислового вузла м.
Дніпропетровська.

2. Важкі метали, які входять до складу техногенних емісій і потрапляють
на поверхню досліджуваних ґрунтів, негативно впливають на стан
органічної речовини останніх: знижуються загальні запаси гумусу;
змінюється його фракційний склад, що виражається у збільшенні частки
фульвокислот; зменшується кількість гумусових кислот; знижується вміст
елементів мінерального живлення рослин.

3. Одним із наслідків антропогенного перетворення гумусу є зниження
кількості вуглеводів, які входять до його складу.

4. Викиди промислових підприємств, що містять сполуки важких металів,
інгібують активність гідролітичних ферментів – інвертази, протеази,
уреази. На діяльність ґрунтових гідролаз найбільш токсично впливають
мідь та свинець.

5. У техноземах, які зазнають впливу промислових емісій, що містять
сполуки важких металів, знижується активність оксидоредуктаз – каталази,
поліфенолоксидази, дегідрогенази. Грунтові окисно-відновні ферменти
найбільш токсичного впливу зазнають від міді та свинцю.

6. Результати модельного експерименту підтверджують дані про токсичну
дію металів на ферментативну активність ґрунту. Активність інвертази
найбільш інгібуючого впливу зазнає від міді й цинку, поліфенолоксидазна
активність – від цинку і свинцю, дегідрогеназна активність – від цинку и
міді. Найменш негативно впливає на ферментні системи ґрунту марганець.

7. Основними носіями позаклітинних ферментів у важких суглинках
виступають фракції гумінових кислот, що підтверджується відносно
високими показниками їх інвертазної, поліфенолоксидазної і
дегідрогеназної активності. Установлений суттєвий вплив металів на
локалізацію ферментів, що проявляється в зниженні ферментативної
активності препаратів гумінових кислот і підвищенні в цьому процесі ролі
фульвокислот і гуміну в ґрунтах техногенних територій.

8. Забруднення важкими металами змінює кінетику ферментативних процесів
вуглеводного обміну, що спричинено спряженим збільшенням константи
Міхаеліса та зниженням максимальної швидкості ферментативної реакції, що
свідчить про інгібування ферментативного процесу.

РЕКОМЕНДАЦІЇ ЩОДО ВПРОВАДЖЕННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ

1. Дані щодо біохімічної активності ґрунтів використовуються в
наукових дослідженнях Інституту проблем природокористування та екології
НАН України.

2. Запропоноване використання показників біохімічної активності
гумусових речовин і активності ґрунтових ферментів для діагностики
забруднення ґрунтів сполуками, які містять метали.

3. Оскільки вуглеводи є найбільш лабільною фракцією гумусу,
показники зміни їх умісту доцільно використовувати в діагностиці змін
компонентів речовин промислових едафотопів.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ РОБІТ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Філіна Т.В. Зміна активності деяких ферментів ґрунту під впливом
металів // Вісн. ДДУ. – Сер. Біологія. Екологія. – 1999. – Вип. 6. – С.
114-118.

2. Філіна Т.В. Активність деяких гідролаз у промислових едафотопах //
Вісн. ДДУ. – Сер. Біологія. Екологія. – 2000. – Вип. 7. – С. 202-206.

3. Філіна Т.В. Вплив промислових викидів на активність оксидоредуктаз
ґрунтів лісостепових біогеоценозів // Питання степового лісознавства та
лісової рекультивації земель. – Д.: ДДУ, 2000. – Вип. 4. – С. 142-147.

4. Долгова Л.Г., Філіна Т.В. Вплив забруднення ґрунтів на стан гумусу
// Питання біоіндикації та екології. – Запоріжжя: ЗДУ, 2003. – Вип. 8,
№1. – С. 104-109.

5. Долгова Л.Г., Филина Т.В. Биохимическая активность почвы в
условиях загрязнения среды металлами // Матеріали першої Міжнар. конф.
„Наука і освіта, 98”, 23-30 квіт., 1998. – Д., 1998. – Т. 22. – С. 945.

6. Філіна Т.В., Вінниченко О.М. Вплив промислових викидів на
активність ґрунтових ферментів // Матеріали першої Міжнар. наук. конф.
„Проблеми фундаментальної та прикладної екології”, Кривий Ріг, 22-23
груд., 1999. – Кривий Ріг, 1999. – С. 54-55.

7. Филина Т.В. Влияние металлов на ферментативную активность
промышленных эдафотопов // Материалы третьей Рос. биогеохим. школы
„Геохимическая экология и биогеохимическое изучение таксонов биосферы”,
Горно-Алтайск, Россия, 4-8 сент., 2000. – Новосибирск, 2000. – С.
183-184.

8. Долгова Л.Г., Филина Т.В. Ферментативная активность гумусовых
веществ // Материалы Междунар. науч.-практ. конф. „Геоэкологические и
биоэкологические проблемы Северного Причерноморья”, Тирасполь, 28-30
марта, 2001. – Тирасполь, 2001. – С. 92-93.

9. Филина Т.В. Влияние недоокисленных веществ на биохимическую
активность эдафотопов // Матеріали Міжнар. наук.-практ. конф. „Рослини
та промислове середовище”, Дніпропетровськ, 17-20 верес., 2001. –Д.,
2002. – С. 34.

10. Филина Т.В. Изменение физико-химических и агрохимических свойств
почв под влиянием промышленных выбросов, содержащих металлы // Тези
докл. Міжнар. конф. „Проблеми сучасної екології”, Запоріжжя, 24-26
черв., 2002. – Запоріжжя, 2002. – С. 85.

11. Філіна Т.В. Вплив сірки на біохімічну активність промислових
ґрунтів // Матеріали Всеукр. наук.-практ. конф. молодих вчених і
спеціалістів з проблем виробництва зерна в Україні, Дніпропетровськ, 5-6
берез., 2002. – Д., 2002. – С. 116.

12. Филина Т.В. Влияние промышленного загрязнения на содержание
гумусовых веществ в черноземе обыкновенном // Тез. Докл. второй
Междунар. конф. „Гуминовые вещества в биосфере”. – М.; С.Пб., 2003. – С.
81-82.

13. Долгова Л.Г., Филина Т.В. Зависимость ферментативной активности
от механического состава почв // Матеріали Міжнар. наук.-практ. конф.
„Оптимізація агроландшафтів: раціональне використання, рекультивація,
охорона”, Дніпропетровськ – Орджонікідзе, 2-4 черв., 2003. – Д., 2003. –
С. 133-134.

14. Філіна Т.В., Огінова І.О. Адаптаційні властивості фізіологічно
активних гумусових речовин // Матеріали Всеукр. наук.-практ. конф.
„Фізіологія рослин та екологія”, Дніпропетровськ, 23-24 квіт., 2003. –
Д., 2003. – С. 26.

15. Филина Т.В. Влияние почвенно-экологических условий на
гидролитическую активность промышленных эдафотопов // Материалы
Междунар. научн. конф. „Экология и биология почв”, Ростов-на-Дону, 22-23
апр., 2004. – Ростов-на-Дону: Изд-во ЦВВР, 2004. – С. 314-315.

16. Долгова Л.Г., Филина Т.В. Влияние почвенно-экологических условий
на активность инвертазы // Матеріали третьої Міжнар. наук.-практ. конф.
„Проблеми екології та екологічної освіти”. – Кривий Ріг, 2004. – С. 136.

АНОТАЦІЯ

Філіна Т.В. Еколого-біохімічні особливості забруднених важкими металами
урбоедафотопів в межах м. Дніпропетровська. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за
спеціальністю 03.00.16 – екологія. Дніпропетровський національний
університет, Дніпропетровськ, 2006.

Досліджені особливості вмісту та розподілу важких металів у техногенних
едафотопах м. Дніпропетровська. Вивчений вплив техногенезу на стан
органічної речовини ґрунтів: зниження загальної кількості гумусу; зміна
його фракційного складу, що знаходить відображення в збільшенні частини
фульвокислот; зменшення кількості гумусових кислот; зниження вмісту
вуглеводів та елементів мінерального живлення рослин. У техноземах, що
зазнають впливу промислових емісій, які містять сполуки важких металів,
знижується активність ґрунтових гідролаз та оксидоредуктаз. З’ясовано
диференційовану дію промислових забруднювачів на біохімічну активність
грунтів в умовах модельного досліду. Виявлені основні носії ферментів
при їх локалізації в ґрунті – фракції гумінових кислот. Установлений
вплив промислових викидів, які містять важкі метали, на локалізацію
ферментів, що проявляється в зниженні ферментативної активності
препаратів гумінових кислот та підвищенні в цьому процесі ролі
фульвокислот і гуміну. Забруднення важкими металами значно змінює
кінетику ферментативних процесів вуглеводного обміну, що викликане
спряженим збільшенням константи Міхаеліса і зменшенням максимальної
швидкості ферментативної реакції, що свідчить про інгібування
ферментативного процесу.

Ключові слова: урбоедафотоп, важкі метали, гумус, гумінові та фульвові
кислоти, гідролази та оксидоредуктази, вуглеводи, кінетика
ферментативних процесів.

АННОТАЦИЯ

Филина Т.В. Эколого-биохимические особенности загрязненных тяжелыми
металлами урбоэдафотопов в границах г. Днепропетровска. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по
специальности 03.00.16 – экология. Днепропетровский национальный
университет, Днепропетровск, 2006.

Исследованы особенности содержания и распределения тяжелых металлов в
техногенных эдафотопах г. Днепропетровска. Установлено, что содержание
металлов в техноземах варьирует в зависимости от механического состава
последних. Наибольшее количество металлов зафиксировано в тяжелых
суглинках западного промышленного узла г. Днепропетровска.

Изучено влияние техногенеза на состояние органического вещества
техноземов. Под влиянием тяжелых металлов, которые входят в состав
техногенных эмиссий, снижается общее количество гумуса; изменяется его
фракционный состав, что выражается в увеличении доли фульвокислот;
уменьшается количество гумусовых кислот; снижается содержание элементов
минерального питания растений. Определено влияние промышленных выбросов
на содержание углеводов в урбоэдафотопах. Одним из следствий
антропогенного преобразования гумуса является уменьшение количества
углеводов, входящих в его состав. Изучена биохимическая активность
урбоэдафотопов. В техноземах, испытывающих действие промышленных
эмиссий, содержащих соединения тяжелых металлов, снижается активность
почвенных гидролаз (инвертазы, протеазы, уреазы) и оксидоредуктаз
(каталазы, полифенолоксидазы, дегидрогеназы). На деятельность почвенных
ферментов наиболее токсичное действие оказывают медь и свинец.

Выяснено дифференцированное действие промышленных загрязнителей на
биохимическую активность почв в условиях модельного опыта. Результаты
модельного эксперимента свидетельствуют о токсичном действии тяжелых
металлов на ферментативную активность почвы. На деятельность инвертазы
наиболее ингибирующее действие оказывали медь и цинк, на
полифенолоксидазную активность – цинк и свинец, на дегидрогеназную
активность – цинк и медь. Наименее негативное влияние на ферментные
системы почвы оказывает марганец.

Выявлены основные носители при локализации ферментов в почве. Основными
носителями ферментов почвенного органического вещества в тяжелых
суглинках являются фракции гуминовых кислот, о чем свидетельствуют
высокие показатели их инвертазной, полифенолоксидазной и дегидрогеназной
активности. Установлено влияние промышленных выбросов, содержащих
металлы, на локализацию ферментов, что выявляется в снижении
ферментативной активности препаратов гуминовых кислот и повышении в этом
процессе роли фульвокислот и гумина в техноземах.

Установлено влияние загрязнения эдафотопов металлами на кинетику в них
ферментативных процессов, связанных с углеводным обменом. Загрязнение
тяжелыми металлами изменяет кинетику ферментативных процессов
углеводного обмена, что вызвано сопряженным увеличением константы
Михаэлиса и снижением максимальной скорости ферментативной реакции,
свидетельствующим об ингибировании ферментативного процесса.

Ключевые слова: урбоэдафотоп, тяжелые металлы, гумус, гуминовые и
фульвовые кислоты, гидролазы и оксидоредуктазы, углеводы, кинетика
ферментативных процессов.

ANNOTATION

Filina Т.V. Ecologo-biochemical features of urboedaphotopes polluted
with heavy metals of within bounds of Dnepropetrovsk. A manuscript.

The Dissertation|thesis| on the competition of a scientific degree of
candidate of biological sciences on a speciality 03.00.16 – ecology.
Dnepropetrovsk National University, Dnepropetrovsk, 2006.

The features of maintenance and distribution of heavy metals in
edaphotopes technogenesis | of Dnepropetrovsk are explored|. Influence
of technogenesis| on a status of organic substance of soils is
studied|learned||ground||login| : reduction in total humus; change of|
its|its| fractional composition that finds display in increase in a
stake|share| of fulvic| acids |; reduction of quantity|quantity| of
humic| acids; decrease in structure of hydrocarbons and elements of
mineral feed of plants. In technozems|, testing|feeling| action|act| of
industrial emissions, containing|maintaining|
compounds|halving,compound,junction,joint,coupling| of heavy metals,
activity of hydromanhole and oxidation-reduction enzymes| |of soils is
reduced|.|a The differentiated action of industrial pollutants on
biochemical activity of soils in conditions of modeling experience is
found out. The basic carriers of enzymes are revealed at their
localization in soil – fractions humic acids. Influence of the
industrial emissions containing heavy metals on localization of enzymes,
which is shown in reduction of enzyme activity of preparations of humic
acids, and increase in this process of a role of fulvic acids and humin,
is established. The pollution by heavy metals considerably changes
kinetics of enzyme processes of carbon exchange that is called by the
connected increase in constant of Michaelis and decrease in the maximal
speed of enzyme reactions that testifies to inhibition of enzyme
process.

Keywords: urboedaphotope|, heavy metals, humus|, humic| and fulvic|
acids, hydrolyzing enzymes| and oxidation-reduction enzymes |,
carbohydrates, kinetic of enzymatic | processes.

PAGE 22

Похожие записи