Comparative assessment of the impact of pollution, drought and acidification of the soil on its indicative characteristics

Capa

Citar

Texto integral

Resumo

Background. Toxicity and biological indicators of soil condition can change not only as a result of pollution, but also under the action of unfavorable environmental factors.

The aim of the study was to compare the effects of chemical pollution, short-term drought and acidification on the toxicological and bioindication characteristics of sod-podzolic soil.

Research methods. The object of the study was samples of sod-podzolic soil, which experienced the independent action of three factors: cadmium pollution (6.4±0.5 mg/kg), average acidity level (pH 4.8), lack of moisture (25 days). During bioassay, Paramecium caudatum cultures and a preparation based on Escherichia coli were used, during bioindication, catalase and urease activity, the number of the main ecological and trophic groups of microorganisms in the soil were used.

Results. Bioassay of water extracts from the soil showed that in 30 min test reactions, the toxicity indices increase only in samples with a medium acid reaction of the medium. E. coli in 180 minutes showed sensitivity to soil samples that had experienced drought and cadmium pollution, P. caudatum – only to drought. The level of catalase activity of the soil under all influences was comparable to the control (soil without exposure); urease activity significantly decreased only in soil with a medium acidic reaction of the medium. The number of native ammonifiers in the soil decreased with all types of exposure; oligotrophes and oligocarbophiles gained an advantage (relative to control).

Conclusion. Thus, natural environmental factors can change the parameters of the ecological state of the soil in the same way as anthropogenic factors.

Sobre autores

Evgeniya Tovstik

Vyatka State University

Autor responsável pela correspondência
Email: tovstik2006@inbox.ru
ORCID ID: 0000-0003-1861-6076
Código SPIN: 8792-9281
Scopus Author ID: 57004932100
Researcher ID: Р-1350-2017

Candidate of Biological Sciences, Docent, Senior Researcher, Associate Professor of the Department of Fundamental Chemistry and Methods of Teaching Chemistry

 

Rússia, 36, Moskovskaya Str., 610000, Kirov, Russian Federation

Anna Olkova

Vyatka State University

Email: usr08617@vyatsu.ru
ORCID ID: 0000-0002-5798-8211
Código SPIN: 4874-9240
Scopus Author ID: 57195523346
Researcher ID: A-4963-2017

Doctor of Biological Sciences, Docent, Professor and Senior Research Fellow of the Department of Ecology and Environmental Management

 

Rússia, 36, Moskovskaya Str., 610000, Kirov, Russian Federation

Bibliografia

  1. Voronina, L. P., Pongaybo, K. E., & Savostikova, O. N. (2022). Rationale for selecting soil types for hygienic standardization of chemicals (literature review). Hygiene and Sanitation, 101(3), 270–274. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2022-101-3-270-274. EDN: https://elibrary.ru/JNUISW
  2. Dobrovolskaya, T. G., Zvyagintsev, D. G., Chernov, I. Yu., Golovchenko, A. V., Zenova, G. M., Lysak, L. V., Manucharova, N. A., Marfenina, O. E., Polyanskaya, L. M., Stepanov, A. L., & Umarov, M. M. (2015). Role of microorganisms in ecological functions of soils. Eurasian Soil Science, 9, 1087–1096. https://doi.org/10.7868/S0032180X15090038. EDN: https://elibrary.ru/UDEUQV
  3. Dobrovolsky, G. V., Kust, G. S., Chernov, I. Yu., Dobrovolskaya, T. G., Lysak, L. V., Andreeva, O. V., Stepanov, A. L., Kovaleva, N. O., Makeev, A. O., Fedotov, G. N., Shalaev, V. S., Sokolov, M. S., Rozov, S. Yu., Smagin, A. V., Kovalev, I. V., Medvedeva, O. E., Bessonova, E. A., Popova, L. V., Rykhlikova, M. E., Rakhleeva, A. A., & Martynenko, I. A. (2012). Soils in the biosphere and human life (584 pp.). Moscow: Moscow State Forest University (Mytishchi). ISBN: 9785813505751. EDN: https://elibrary.ru/TNBORZ
  4. Kedrova, L. I., & Utkina, E. I. (2018). Effect of soil acidity on winter rye yield and possibilities of edaphic selection. Agricultural Science of the EuroNorthEast, 6(67), 17–25. https://doi.org/10.30766/2072-9081.2 Newton.67.6.17-25. EDN: https://elibrary.ru/VNWGUZ
  5. Novoselova, E. I., & Volkova, O. O. (2017). Effect of heavy metals on catalase activity in different soil types. Proceedings of Orenburg State Agrarian University, 2(64), 190–193. EDN: https://elibrary.ru/YMXHIZ
  6. Olkova, A. S., & Ashikhmina, T. Ya. (2021). Factors for obtaining representative results in biotesting of aquatic environments (review). Theoretical and Applied Ecology, 2, 22–30. https://doi.org/10.25750/1995-4301-2021-2-022-030. EDN: https://elibrary.ru/ANOOJP
  7. Olkova, A. S., & Tovstik, E. V. (2024). Information value of indicators of soil ecological state under lowlevel stress conditions: pollution, drought, acidity. Ecosystem Transformation, 7(3), 138–152. https://doi.org/10.23859/estr-230217. EDN: https://elibrary.ru/NMVRYS
  8. PND F T 14.1:2:3:4.1104. Method for determining integral toxicity of surface waters (including marine), groundwater, drinking water, wastewater, aqueous extracts of soils, waste, sewage sludge by changes in bacterial bioluminescence using the “Ecolum” test system [Document]. Ministry of Natural Resources of the Russian Federation, Moscow, 2004 (2010 edition).
  9. Strashnaya, A. I., Birman, B. A., & Bereza, O. V. (2018). Features of the 2012 drought in the Urals and Western Siberia and its impact on spring grain crop yields. Hydrometeorological Research and Forecasting, 2(368), 154–169. EDN: https://elibrary.ru/UTCDQO
  10. Tovstik, E. V., Shirokikh, I. G., Solovyova, E. S., Shirokikh, A. A., Ashikhmina, T. Ya., & Savinykh, V. P. (2018). Changes in soil actinobiotics under the influence of Heracleum sosnowskyi invasion. Theoretical and Applied Ecology, 4, 114–118. https://doi.org/10.25750/1995-4301-2018-4-114-118. EDN: https://elibrary.ru/YXSUIX
  11. FR. 1.39.2015.19243. Method for determining toxicity of soil and bottom sediment samples using the express method with the “Biotester” series device (16 pp.). Saint Petersburg: LLC “SPEKTR M”, 2015.
  12. Khaziev, F. Kh. (2005). Methods of soil enzymology (252 pp.). Moscow: Nauka. ISBN: 5020339407. EDN: https://elibrary.ru/QKXHYJ
  13. Dixon, J. C. (2015). Soil morphology in the critical zone: The role of climate, geology, and vegetation in soil formation in the critical zone. Developments in Earth Surface Processes, 19, 147–172. https://doi.org/10.1016/B978-0-444-63369-9.00005-7
  14. Dong, J., & Ochsner, T. E. (2018). Soil texture often exerts a stronger influence than precipitation on mesoscale soil moisture patterns. Water Resources Research, 54(3), 2199–2211. https://doi.org/10.1002/2017WR021692
  15. Fan, D., Wang, S., Guo, Y., Liu, J., Agathokleous, E., Zhu, Y., & Han, J. (2021). The role of bacterial communities in shaping Cdinduced hormesis in ‘living’ soil as a function of landuse change. Journal of Hazardous Materials, 409, 124996. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2020.124996. EDN: https://elibrary.ru/JLHKTZ
  16. FrenchMcCay, D. P., Robinson, H. J., Adams, J. E., Frediani, M. A., Murphy, M. J., Morse, Ch., Gloekler, M., & Parkerton, Th. F. (2024). Parsing the toxicity paradox: Composition and duration of exposure alter predicted oil spill effects by orders of magnitude. Marine Pollution Bulletin, 202, 116285. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2024.116285. EDN: https://elibrary.ru/FOAAFE
  17. Howe, J. A., & Peyton, S. A. (2021). The soil habitat. In T. J. Gentry, J. J. Fuhrmann, & D. A. Zuberer (Eds.), Principles and Applications of Soil Microbiology (3rd ed., pp. 23–55). Elsevier. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-820202-9.00002-2
  18. Olkova, A. S., & Tovstik, E. V. (2022). Comparison of natural abiotic factors and pollution influence on the soil enzymatic activity. Ecological Engineering & Environmental Technology, 23(1), 42–48. https://doi.org/10.12912/27197050/143003. EDN: https://elibrary.ru/MKSPWQ
  19. Sohail, M. I., Arif, M., Rauf, A., Rizwan, M., Ali, S., Saqib, M., & ZiaurRehman, M. (2019). Chapter 2: Organic manures for cadmium tolerance and remediation. In: Cadmium Tolerance in Plants (pp. 19–67). https://doi.org/10.1016/B978-0-12-815794-7.00002-3. EDN: https://elibrary.ru/YXETYY
  20. Sparks, D. L., Singh, B., & Siebecker, M. G. (2024). Chapter 9: The chemistry of soil acidity. In: Environmental Soil Chemistry (3rd ed., pp. 381–410). Academic Press. https://doi.org/10.1016/B978-0-443-14034-1.00009-5
  21. Zhang, Y., Yang, S., Yang, J., Wu, Z., Liu, H., Nie, Z., Qu, J., Hu, Y., Shao, Y., Liu, J., Liu, F., & Hua, D. (2023). Temporal hormetic response of soil microbes to cadmium: A metagenomic perspective. Science of the Total Environment, 891, 164190. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.164190. EDN: https://elibrary.ru/ZBCKIQ

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar


Creative Commons License
Este artigo é disponível sob a Licença Creative Commons Atribuição–NãoComercial–SemDerivações 4.0 Internacional.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».