УДК 582.232; 57.013

ББК 20.18

Д31

Демченко Ю.А., Байдалакова И. В.

 

ФГБОУ ВО «Адыгейский государственный университет»

 

Лаборатория нутрициологии, экологии и биотехнологии НИИ комплексных проблем АГУ

 

Влияние токсичных компонентов батареек на цианобактерии.

 

Аннотация В статье представлены результаты исследования влияния компонентов щелочных батареек на жизненные и численные показатели цианобактерий в водоеме. Показана зависимость численности микроорганизмов от степени разбавления загрязняющего раствора.

Ключевые слова: цианобактерии, щелочные батарейки, токсичные элементы

 

Demchenko Yu.A., Baydalakova I.V.

Adyghe State University

Nutritiology, Ecology and Biotechnology Laboratory, of Scientific Research Institute of complex Problems of ASU

Influence of toxic battery components on cyanobacteria

 

Abstract: The article presents the results of the study of the influence of the components of alkaline batteries on the vital and numerical indicators of cyanobacteria in the reservoir. The dependence of the number of microorganisms on the degree of dilution of the contaminating solution is shown.

Key words: cyanobacteria, alkaline batteries, toxic elements

 

В последние годы всё чаще во всем мире, в том числе Российской Федерации поднимаются вопросы экологической безопасности. Среди всех твердых бытовых отходов особенно следует выделить переносные или автономные источники тока более известные как батарейки и аккумуляторы поскольку относятся к II-IV классов опасности. По данным некоторых авторов, ежегодный российский рынок потребления батареек составляет не менее 600 млн штук, и это без учета батарей, входящих в комплектацию компьютерной техники и прочих электротоваров; 98–99 % от указанного объема попадает в общий мусор, при этом, если по общей массовой доле бытовых отходов на них приходится лишь до 0,25 %, то по объему токсичных веществ, попадающих из них в окружающую среду это 40% [3]. Корпус батареек и их содержимое имеют поликомпонентный химический состав с большой долей тяжелых, высокотоксичных металлов, которые постепенно разрушаясь, попадают в почву и в подземные воды [3, 5]. Для разложения выработавших свой ресурс пальчиковых батареек требуется не менее 10 лет. В батарейках содержится множество различных металлов — ртуть, никель, кадмий, свинец, литий, марганец и цинк, которые имеют свойство накапливаться в живых организмах, в том числе и в организме человека, и наносить существенный вред здоровью.

На сегодняшний день сбором и переработкой батареек в России занимаются частные компании. В год одно из таких предприятий перерабатывает порядка 600 т сырья [2]. При этом следует отметить, что в основном сбором материала занимаются активисты, энтузиасты и экологические организации; до масштабной программы по сбору накопителей пока далеко. Поэтому батареек в составе твердых бытовых отходов и неорганизованных свалок мусора остается значительное количество. В связи с этим, вопрос о влиянии батареек на окружающую среду при их разрушении в природе все еще остается актуальным.

Пагубное антропогенное воздействие на водные среды вызывает различные изменения ее микробиологических параметров. Поллютанты, привносимые в воду из почвы при техногенном загрязнении, могут оказывать как острое (при первичном поступлении), так и хроническое (при длительном присутствии в почве) действие на развитие микробоценозов [2, 4]. В этой связи цианобактерии выступают активными индикаторами и тест-организмами на наличие в окружающей среде поллютантов различной химической природы.

На основании этого, целью нашей работы явилась оценка влияния продуктов разрушения батареек на жизненные и численные показатели цианобактерий в водоеме.

Материалы и методы исследования.

Объектом исследования выступили микроорганизмы открытого водоема, определенные как цианобактерии Anabaena variabilis, отобранные из естественной среды обитания - эвтрофного водоема, т.е. неглубокого, хорошо прогреваемого, отличающегося большой продуктивностью и повышенным содержанием биогенных элементов. В качестве источника загрязнения использовались пальчиковые батарейки, подвергнутые искусственному процессу разрушения: в 1 л дистиллированной воды, помещали 1 батарейку, в корпусе которой сделали отверстие диаметром 5 мм и оставляли ее на 14 дней при температуре 25 °С. Полученный раствор – «загрязняющий агент» использовали в приготовлении сред для культивирования микроводорослей. Приготовленные пробы имели следующий состав: А – 1:1000 вода из естественной среды обитания, Б – 1:200 «загрязняющий агент»: вода из естественной среды обитания, В - 1:100 «загрязняющий агент»: вода из естественной среды обитания; Г - 1:10 «загрязняющий агент»: вода из естественной среды обитания. В качестве контроля использовали природную воду из среды обитания, без внесения раствора загрязняющего агента. В каждую пробу вносили по 5 мл культуральной жидкости, содержащей микроводорости.

Культивирование микроводорослей проводили в течение 10 сут в статических условиях в колбах Эрленмейера объемом 250 мл. Температура культивирования составляла 25°С, при световом режиме 12:30 ч — свет, 11:30 ч — темнота. Отбор проб для микроскопирования производили на 5 и 10 день эксперимента. Микроскопические наблюдения проводили на световом микроскопе МИКМЕД-6 («Ломо», Россия).

Для подсчета числа живых микроорганизмов использовали счетную камеру типа камеры Петрова—Хауссера, отбор аликвоты для анализа проводили в трех повторности.

Результаты и их обсуждение.

По истечение 5 дней и 10 дней был проведен отбор проб для изучения жизненных и численных показателей цианобактерий находившихся на культивировании. Полученные данные свидетельствуют о значительных изменениях в численности микроводорослей, в особенности в пробах В и Г, где содержание загрязняющего агента было наибольшим (рис 1).

Рисунок 1. Количество цианобактерий в 1 мл раствора на 5 и 10 день экспозиции.

Как видно из рисунка, в пробе не содержащей токсичных примесей наблюдался незначительный прирост микроорганизмов, в то время как самая низкая из исследуемых концентрация загрязняющего агента в соотношении 1:1000 показала сокращение численности цианобактерий в среднем на 18,8% после 5 дней экспозиции и на 37,5% после 10 дней. При более высоких концентрациях 1:10 и 1:100 к 10 дню наблюдалась 100% и 87,5% гибель микроводорослей.

При этом следует отметить характер повреждения структуры клеточных мембран к 10 дню экспозиции: в пробах В и Г произошёл лизис клеточной структуры с выходом содержимого в раствор (рис.2).

А	Б	В	Г

Рисунок 2.Жизненные показатели цианобактерий в разных пробах на 10 день эксперимента (окуляр х7, объектив х10) (А – 1:1000, Б – 1:200 «, В - 1:100; Г - 1:10).

            Как видно из рисунка, в пробе А видны отдельные целые клетки цианобактерий, некоторые из них имели деформированный вид. В пробе Г нет ни одной живой клетки, много клеточных органелл и фрагментов клеточной стенки. Такой эффект может быть вызван высокой щелочной средой концентрированных растворов. В случае проб А и Б гибель клетки без нарушения целостности говорит и действии токсичных элементов и соединений, входящих в состав элементов питания - цинка, двуокиси марганца, оксида серебра, метагидроксида никеля и др [1, 6 ,7].

Таким образом, можно сделать вывод о том, что батарейки оказывают существенное влияние на жизненные и численные показатели микроорганизмов даже при значительном разбавлении растворов, что связано с содержанием в их составе токсичных веществ и тяжелых металлов. Остается актуальным вопрос необходимости утилизации и вторичной переработки батареек.

 

Литература

1.                  Аймахан Б. Б. Проблемы, связанные с загрязнением ртутью объектов окружающей среды //Научно-практические исследования. – 2020. – №. 5-4. – С. 5-10.

2.                  Евсеева Е. А. Биотехнологические приемы получения экологически чистой высококачественной продукции (на примере технологии эффективных микроорганизмов) //Аграрный вестник приморья. – 2018. – №. 3. – С. 35-38.

3.                  Пылаева О. Н. Шестьсот миллионов батареек в год: неучтенные отходы //Твердые бытовые отходы. – 2013. – №. 3. – С. 52-57.

4.                  Симакова В. С., Домрачева Л. И., Фокина А. И. Исследование влияния синтетических поверхностно-активных веществ на рост и развитие почвенной цианобактерии Nostoc paludosum //Ученые записки Петрозаводского государственного университета. – 2017. – №. 4 (165). – С. 65-69.

5.                  Тюлегенова М. Д. Загрязнение почв твердыми бытовыми отходами и возможность их рекультивации //МАТЕРИАЛДАР ЖИНАҒЫ. – 2023. – С. 319

6.                  Хомченкова А. С. Исследование влияния различных концентраций солей тяжелых металлов на рост культуры ацидофильных хемолитотрофных микроорганизмов //Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). – 2016. – №. S31. – С. 217-222.

7.                  Шулепова О. В., Смирнова А. О влиянии твёрдых бытовых отходов на почву: региональный аспект //Агропродовольственная политика России. – 2019. – №. 2. – С. 44-47.

_______________________________________________________________________________

Демченко Юлия Александровна, к.т.н, доцент кафедры химии факультета естествознания Адыгейского государственного университета, эксперт-биохимик лаборатории нутрициологии, экологии и биотехнологии НИИ комплексных проблем АГУ, тел.89284679097, e-mail: jesi-001@mail.ru

Байдалакова Ирина Владимировна – студентка 1 курса направленность «Биология» факультета естествознания Адыгейского государственного университета