БИОЛОГИЯ МОРЯ, 2005, том 31, № 2, с. 82-88
УДК 579.68 ЭКОЛОГИЯ
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ САПРОФИТНЫХ БАКТЕРИЙ В РАЙОНЕ АВАРИИ АТОМНОЙ ПОДВОДНОЙ ЛОДКИ В БУХТЕ ЧАЖМА
(ЯПОНСКОЕ МОРЕ)1
© 2005 г. Е. П. Иванова1, Н. М. Горшкова1, В. В. Михайлов1, А. Ф. Сергеев2, Р. В. Гладких1, В. А. Горячев2, О. В. Дударев2, А. И. Боцул2, А. В. Можеровский2, Е. Н. Слинько2, В. И. Киселев3
1 Тихоокеанский институт биоорганической химии ДВО РАН, Владивосток 690022;
2Тихоокеанский океанологический институт ДВО РАН, Владивосток 690041;
3Дальневосточный геологический институт ДВО РАН, Владивосток 690022 e-mail: sergeev@poi.dvo.ru
Статья принята к печати 17.09.2004 г.
Представлены результаты определений численности и таксономического состава сапрофитных бактерий в районе ядерной аварии атомной подводной лодки в б. Чажма. Обнаружено, что в водной толще эпицентра аварии с увеличением глубины среднее значение соотношения численности таксонов в рядах резистентности стремится к постоянной величине, что свидетельствует об упорядочении численной структуры пелагического сапрофитного бактериального сообщества с приближением ко дну. На основе результатов анализа радиоактивной взвеси в воде получено модельное распределение общей численности сапрофитов и численности каждого таксона из разных источников: с поверхности дна и из верхних слоев моря.
Ключевые слова: сапрофитные бактерии, радиоактивное загрязнение, ядерная авария, Со-60, тяжелые металлы.
Distribution of saprophytic bacteria in the atomic submarine accident zone in Chazhma Bay, Sea of Japan.
E. P. Ivanova1, N. M. Gorshkova1, V. V. Mikhailov1, A. F. Sergeev2, R. V. Gladkikh1, V. A. Goryachev2, О. V. Dudarev2, A. I. Botsul2, A. V. Mozherovsky2, E. N. Slinko2, V. I. Kiselev3 ^Pacific Institute of Bioorganic Chemistry, Far East Branch, Russian Academy of Sciences, Vladivostok 690022; 2Pacific Institute of Oceanology, Vladivostok 690041; 3Far Eastern Institute of Geology, Vladivostok 690022)
The numerical and taxonomic composition of saprophytic bacteria was studied in the atomic submarine accident zone in Chazhma Bay. With increasing depth in the epicenter of the accident zone, the average numerical relation of bacterial taxa in the resistance series tends to a constant. The numerical structure of the pelagic saprophytic bacterial assemblage becomes ordered at the water-bottom interface. Analysis of radioactive suspended matter revealed the distribution patterns of numbers of total saprophytes and each taxon from the different environmental sources (sediment surface and upper waters of the sea). (Biologiya Morya, Vladivostok, 2005, vol. 31, no. 2, pp. 82-88).
Key words: saprophytic bacteria, radioactive contamination, nuclear accident, radioactive solids, Co-60, heavy metals.
Исследование микробных сообществ зон радиоактивного загрязнения и определение роли микроорганизмов в его эволюции приобрело особое значение после Чернобыльской аварии (Жданова и др., 1991а, б; Ефремов, 1997; Кравченко и др., 1999). В результате интенсивного изучения почвенной микробиоты в последние годы наметились подходы к созданию микробиологических технологий для дезактивации загрязненных территорий (Рыбалка и др., 2000). В то же время роль микроорганизмов в биогеохимических циклах радионуклидов в морской среде исследована недостаточно полно. Совершенно не изучены численность и таксономический состав, а также биоиндикационный и деструктивный потенциал микроорганизмов в районах радиоактивного загрязнения на северо-западном шельфе Японского моря, в частности в б. Чажма, где за 8.5 мес. до Чернобыльской аварии произошла ядерная
авария на атомной подводной лодке (Сивинцев и др., 1994). Данная работа, в которой анализируется распределение сапрофитных бактерий в водной толще б. Чажма, является первым шагом по восполнению этого пробела.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА
Объектом исследования служили штаммы морских микроорганизмов, выделенные в октябре 2000 г. из воды в зоне эпицентра радиационной аварии атомной подводной лодки (АПЛ) в б. Чажма зал. Петра Великого (рис. 1).
Определение общего количества сапрофитных микроорганизмов проводили методом прямого высева (в трех параллелях) различных объемов воды (30, 100 мкл) из 10-кратных разведений в физиологическом растворе на агаризован-ную среду. В результате подсчитывали колониеобразующие единицы. Погрешность определений составляла 10-15%.
'Работа выполнена при финансовой поддержке программы "Конкурс ДВО РАН-2003" (грант 03-3-Е-07-027), а также грантов Минпромнауки РФ (03-19) и РФФИ (02-04-49517).
Рис. 1. Расположение района работ в зал. Петра Великого Японского моря.
Культуры выделены из изолированных колоний после 7 сут инкубации при 28°С на агаризованной среде В следующего состава (г/л): пептон - 5.0, дрожжевой экстракт - 2.0, глюкоза - 1.0, К2НР04 - 0.2, MgS04 - 0.05, агар-агар - 20.0, дистиллированная вода - 500 мл, морская вода - 500 мл, рН 7.8. Чистые культуры поддерживали на столбиках с полужидкой (5 г/л агар-агара) средой того же состава под минеральным маслом при температуре 4°С и в жидкой среде с 20% содержанием глицерина при -80°С. Процедуры культивирования, первичной идентификации и консервации описаны ранее (Ivanova et al., 1996). Исследованы следующие физиологические и биохимические свойства бактерий: окраска по Граму; расположение жгутиков и характер подвижности; наличие пигментов; тип метаболизма (на модифицированной для морских бактерий среде Хью-Лейфсона); наличие оксида-зы, каталазы, уреазы; наличие аргининдигидролаз, лизин- и орнитиндекарбоксилаз; потребность в ионах натрия; образование индола, H2S; гидролиз желатины, казеина, крахмала, твина-80, хитина и альгината. Усвоение различных соединений в качестве единственного источника углерода изучали, как описано ранее (Ivanova et al., 1996).
0пределение радионуклидов в водной среде проводили в соответствии с известной методикой (Методические рекомендации..., 1986). Измерение активности Со-60 в образцах выполнялось на низкофоновой гамма-спектрометрической установке с детектором из сверхчистого германия (HPGe) (Тетерин и др., 2000). Содержание тяжелых металлов в пробах взвеси определяли методом пламенной атомно-абсорбционной спектроскопии с помощью спектрометра
С-115 М1, в морской воде - атомно-эмиссионным методом с использованием оптического спектрометра с индуктивно связанной плазмой Рквтатиап 110 (Апа1у1;1кГепа Ав, Германия). Гранулометрический состав взвеси из седиментационных ловушек, установленных в осенний период 2000 г. в придонном слое бухты, определяли с использованием лазерного измерителя размеров частиц "Апа1у8ейе 22м немецкой фирмы "ГИТБСН".
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Степень загрязнения акватории в районе работ
Бухта Чажма подверглась радиоактивному загрязнению в 1985 г. в результате радиационной аварии на атомной подводной лодке (Сивинцев и др., 1994). Если самоочищение водной среды бухты от аварийных радионуклидов произошло относительно быстро, то донные осадки в районе аварии все еще сильно загрязнены, главным образом, коррозионным Со-60 (> 99%) (Сивинцев и др., 1994; Арутюнян и др., 1998; Сойфер и др., 1999). Вследствие высокого содержания в донных осадках гамма-излучающего нуклида Со-60 (до 107-108 Бк/кг в грунте и до 1010 Бк/кг в носителях радиоактивности -"горячих" частицах) придонный слой воды продолжает подвергаться облучению. Интенсивность гамма-излучения в некоторых местах зоны эпицентра аварии снижается до фонового значения только на расстоянии 2 м от дна. Таким образом, морские организмы, находящиеся в придонном слое и на дне, а также в толще осадков, испытывают дополнительную (к природной) радиационную нагрузку.
В октябре 2000 г. в районе работ содержание в воде Со-60 было незначительным, максимальная удельная активность Со-60 в растворенной и взвешенной форме не превышала 35.5 Бк/м3 (табл. 1). Для сравнения, удельная активность естественного радионуклида К-40 в морской воде бухты составляет ~104 Бк/м3. Поскольку акватория бухты является частью судоремонтного завода, то для нее характерен высокий уровень нерадиоактивного антропогенного загрязнения, свойственный подобному типу бухт (табл. 2). Сопоставление наших данных с результатами других работ (Аникиев, 1987; ТкаНп е1 а1., 1993, 1996; Христофорова и др., 1994; Шулькин, 2000) свидетельствует о том, что по степени загрязнения тяжелыми металлами б. Чажма следует за б. Золотой Рог и зал. Находка. Последние являются
Таблица 1. Численность сапрофитных бактерий, концентрация взвеси, Со-60 и соотношение этих характеристик в водной толще в эпицентре аварии АПЛ в б. Чажма
Глубина, м Взвесь, г/м3 N1 Со-60, растворенная форма, Бк/м3 N2 Со-60, взвешенная форма, Бк/м3 N3 Численность бактерий, х102 кл/мл N4
0.5 2.9 1.0±0.2 0.12±0.08 1.7
3.0 1.4 20.8 3.6
8 8.6 1.4±0.3 2.5±0.04 6.2
2.1 6.3 10.7 5.0
9 17.7 8.8±1.2 26.7±1.7 31.0
Примечание. N1, N2, 13, N - соотношение соответственно концентраций взвеси, Со-60 в растворенной форме, Со-60 во взвешенной форме и численности сапрофитов на горизонтах 9 и 8, 8 и 0.5 м.
Таблица 2. Концентрация тяжелых металлов в воде и во взвеси в эпицентре аварии АПЛ в б. Чажма
Источник Бе Мп Си гп РЬ N1 Со са
Вода, мкг/л* 57-1271 18-1051 < 1.5 5-14 < 1.0 10-14 11.5-14.5 0.2-1.0
Взвесь, мкг/г сухой массы (для Бе - мг/г) 53 179 150 138 31 67 23.5 0.18
* Диапазон концентраций, наблюдаемый в водной толще.
наиболее загрязненными акваториями зал. Петра Великого. В б. Чажма и на прилегающей акватории также высок уровень загрязнения нефтепродуктами.
Особенности распределения общей численности сапрофитных бактерий в водной толще в районе аварии в октябре 2000 г.
Численность сапрофитных бактерий в столбе воды в зоне эпицентра аварии в октябре 2000 г. составила 1.7-31 х 102 кл/мл (табл. 1). Как следует из данных таблицы, изменение численности бактерий с глубиной от поверхности 0.5 м до горизонта 8 м (в 3.6 раза) лучше всего согласуется с изменением общей концентрации взвеси (в 3.0 раза). Тогда как в придонном однометровом слое (8-9 м) изменение численности сапрофитов (в 5 раз) лучше коррелирует с
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.