Сетевое издание
Международный студенческий научный вестник
ISSN 2409-529X

MICROBIOME TRENDS IN SOIL COVER AT LANDFILLS OF MAN-MADE LANDFILLS

Bodyakshina M.A. 1
1 Russian State Agrarian University - Moscow Timiryazev Agricultural Academy
The work provides a brief overview of classical and modern ideas in scientific and regulatory field about landfills for depositing solid municipal (household) waste, about features of their existence in urban environment and about study of chemical and microbiological properties of soil-like soils formed at these objects. The current trends and regularities of functioning of the soil microbiome in conditions of existence of technogenic soils depositing various wastes are revealed.
soil microbiome
condition of soil microorganisms
deposit polygons
solid municipal (household) waste

Введение

В современном мире при повышенных темпах урбанизации увеличивается объем образования отходов производства и потребления, в том числе твердых коммунальных отходов. В соответствии с действующим природоохранным законодательством отходами производства и потребления являются вещества или предметы, которые образованы в процессе производства, выполнения работ, оказания услуг или в процессе потребления, которые удаляются, предназначены для удаления или подлежат удалению [1]. Большая русская энциклопедия дает отличное определение, в котором отходы трактуются как остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, иных изделий или продуктов, которые образовались в процессе производства или в процессе потребления, а также товары (продукция), утратившие свои основные потребительские свойства [2].

Аналитическая часть

В соответствии с действующим природоохранным законодательством отходы делят на 5 классов опасности – от чрезвычайно опасных отходов (I класс), при воздействии которых нарушается экосистема и отсутствует период ее восстановления до практически неопасных отходов (V класс), под влиянием которых экологическая система практически не нарушается [1].

Увеличение объема производственных ресурсов при недостаточном правовом регулировании природоохранного законодательства в области обращения с отходами производства и потребления в XX в. и начале XXI в. привели к образованию большого количества несанкционированных свалок на территории Российской Федерации. Так, до реализации «Мусорной реформы» в 2019 году большая часть твердых коммунальных отходов вывозилась на полигоны, несоответствующие требованиям санитарно-эпидемиологических и природоохранных норм.

Грунты несанкционированных свалок, строительных отходов и полигонов называют техногенными грунтами или почвенно-техногенными смесями. Это естественные почвы, существенно измененные и перемещенные в результате производственной и хозяйственной деятельности человека [3].

Отходы производства и потребления могут оказывать как механическое (захламление), так и геохимическое воздействие в результате разложения и вымывания токсичных веществ, являющихся серьезной причиной загрязнения природных компонентов окружающей среды на прилегающей территории. Наличие большого количества мусора и бытовых отходов на поверхности почвы снижает ее биопродуктивность [4].

Для здоровья населения крайне важно отсутствие патогенных микроорганизмов в окружающей среде. Это напрямую влияет на санитарно-эпидемиологическое состояние территории. Однако заражение популяций может происходить не только из почвы, но и из воздуха и воды. Свалки отходов и нелицензированные свалки являются причиной повсеместной утраты биоразнообразия как высших, так и низших организмов. В то же время загрязнение химическими и биологическими компонентами может привести к заражению чужеродными почвенными микроорганизмами и появлению патогенных видов. Эти процессы наиболее опасны для прилегающих территорий, куда патогенная микрофлора попадает с поверхностным стоком и воздухом [4, 5].

В первую очередь несанкционированное размещение отходов производства и потребления влияет на почвенный покров. Почвы наименее подвижны, слабо самоочищаются и обладают высокой адсорбционной способностью [6]. Микроорганизмы первыми реагируют на все изменения в почве поскольку являются чувствительными индикаторами качества почвенной среды. Неблагоприятное воздействие на почвенные микробные сообщества приводит к утрате наиболее чувствительных связей, нарушению естественного баланса между отдельными группами почвенных микробов. Это, в свою очередь, изменяет интенсивность отдельных стадий круговорота биогенных элементов, вызывая деградацию почв, минерализацию гумуса, нарушение экологической функции и плодородия почв [7].

Для экологической оценки состояния почв используются различные химические, физические и биологические индикаторы. Последний наиболее точно отражает информацию об экологическом состоянии исследуемого объекта. Отмечая слабую изученность биологических показателей почв для экологической оценки состояния почв научные сотрудники кафедры микробиологии и иммунологии РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева исследовали биологическую активность почв и почвогрунтов на полигонах и свалках Московской области по интенсивности «дыхания» и целлюлозоразрушающей способности. Разложение целлюлозы (природного волокна льна) в почве осуществляют грибы, микобактерии, актиномицеты, а также множество представителей аэробных и анаэробных бактерий. Важную эколого-токсикологическую роль ингибитора в этом процессе играют тяжелые металлы. В условиях повышенного загрязнения интенсивность процесса разложения сильно снижается, что отрицательно сказывается на процессах микробиологической деструкции и делает невозможным получение растений, содержащих экологически приемлемого в качестве пищевого и энергетического сырья [8].

Также по результатам микробиологических исследований свалочных новообразований рекультивированных свалок научными сотрудниками Пермского государственного технического университета были сделаны выводы о том, что для обоснования возможности и направлений хозяйственного использования рекультивированных свалок и полигонов микробиологическая диагностика состояния отходов позволит оценить завершенность процессов биодеструкции и формировании свалочных новообразований, которые соответствовали бы дерново-подзолистым почвам или урбаноземам по оптимальному уровню микробиологических показателей [9].

В результате проводимых микробиологических исследований объектов обращения с твердыми коммунальными отходами были установлены закономерности и принципы функционирования микробиологического сообщества как самостоятельной системы, способной изменять в процессе своей жизнедеятельности условия среды. Доказана применимость универсальной концепции множественности экологических стратегий жизни природных популяций микроорганизмов почвы, соответствующих различным типам отбора, для микроорганизмов, осуществляющих свою жизнедеятельность в условиях полигона. Выявлены микроорганизмы, осуществляющие биодеградацию органических веществ на начальном этапе функционирования полигонов: в поверхностном слое от 2 до 50 см в аэробных условиях – неспороносные бактерии и микроскопические грибы; по мере уплотнения отходов и смены аэробного режима на анаэробный на глубине от 0,5 до 5 м – анаэробные формы и актиномицеты. Определены условно-патогенные и патогенные виды микроорганизмов в депонированных отходах, снеговом покрове и поверхностных водоисточниках и в зоне влияния полигона [10].

Также на основании экспериментальных исследований на модельных биоректорах в аэробных и анаэробных условиях выявлены и количественно определены основные экологические факторы, действующие на полигонах (температура, влажность, рН, НГ, наличие биохимических ингибиторов), и установлена роль микроорганизмов в процессе биодеструкции и трансформации органических веществ. Разработана методология микробиологической диагностики экологического и санитарно-эпидемиологического состояния полигонов депонирования твердых коммунальных (ранее – бытовых) отходов для решения задач по минимизации их воздействия на окружающую среду в период эксплуатации и проведения рекультивационных работ [11].

Заключение

Изучая научные труды, связанные с исследованиями микробиома почв и смеси почв и техногенных грунтов на объектах накопленного вреда, несанкционированных свалок и полигонов можно сделать вывод что данное направление исследования является одним из приоритетных, в том числе для определения возможности рационального использования образованного почвенного покрова после рекультивации свалки, а также для оценки воздействия полигонов отходов во время их эксплуатации.