ecodagЮг России: экология, развитиеSouth of Russia: ecology, development1992-10982413-0958State Institute of Applied Ecology of the Republic of Dagestan10.18470/1992-1098-2023-2-102-112ecodag-2833Research ArticleГЕОЭКОЛОГИЯGEOECOLOGYКомплексный подход в оценке экологического состояния городских парковых почвAn integrated approach to assessing the ecological state of urban park soils, Kirov, Russiahttps://orcid.org/0000-0003-2371-4949СкугореваС. Г.SkugorevaS. G.

Светлана Г. Скугорева, кандидат биологических наук, доцент, научный сотрудник, лаборатория биомониторинга

167982, г. Сыктывкар, ул. Коммунистическая, 28.

Тел. +79539412061 

Svetlana G. Skugoreva, Candidate of Biological Sciences, Associate Professor, Researcher, Biomonitoring Laboratory

28 Kommunisticheskaya St, Syktyvkar, 167982.

Tel. +79539412061

skugoreva@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7104-3337ДомрачеваЛ. И.DomrachevaL. I.

Сыктывкар

Киров

Syktyvkar

Kirov

https://orcid.org/0000-0001-8265-8882ФокинаА. И.FokinaA. I.

Киров

Kirov

https://orcid.org/0000-0001-7957-0636КутявинаТ. И.KutyavinaT. I.

Киров

Kirov

https://orcid.org/0000-0001-9684-5267АбдухалиловО. М.AbdukhalilovO. M.

Москва

Moscow

https://orcid.org/0000-0001-5842-2829КулаковВ. Н.KulakovV. N.

Киров

Kirov

https://orcid.org/0000-0003-4919-0047АшихминаТ. Я.AshikhminaT.  Ya.

Сыктывкар

Киров

Syktyvkar

Kirov

Институт биологии Коми НЦ УрО РАНРоссияInstitute of Biology, Komi Scientific Centre, Ural Branch, Russian Academy of SciencesRussian FederationИнститут биологии Коми НЦ УрО РАН; Вятский государственный агротехнологический университетРоссияInstitute of Biology, Komi Scientific Centre, Ural Branch, Russian Academy of Sciences; Vyatka State Agrotechnological UniversityRussian FederationВятский государственный университетРоссияVyatka State UniversityRussian FederationИнститут органической химии им. Н.Д. Зелинского РАНРоссияN.D. Zelinsky Institute of Organic Chemistry, Russian Academy of SciencesRussian FederationИнститут биологии Коми НЦ УрО РАН; Вятский государственный университетРоссияInstitute of Biology, Komi Scientific Centre, Ural Branch, Russian Academy of Sciences; Vyatka State UniversityRussian Federation202311072023182102‐112Copyright © Скугорева С.Г., Домрачева Л.И., Фокина А.И., Кутявина Т.И., Абдухалилов О.М., Кулаков В.Н., Ашихмина Т.Я., 20232023Скугорева С.Г., Домрачева Л.И., Фокина А.И., Кутявина Т.И., Абдухалилов О.М., Кулаков В.Н., Ашихмина Т.Я.Skugoreva S.G., Domracheva L.I., Fokina A.I., Kutyavina T.I., Abdukhalilov O.M., Kulakov V.N., Ashikhmina T.Y.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://ecodag.elpub.ru/ugro/article/view/2833Цель

Цель. Оценить экологическое состояние почв парковых территорий и сквера г. Кирова (Кировская область), находящихся вблизи зон интенсивного транспортного движения, с использованием комплексного подхода, базирующегося на данных физико‐химического, микробиологического анализов и биотестирования.

Материал и методы

Материал и методы. Образцы почв отбирали на участках в сквере 60‐летия СССР, парке им. С.М. Кирова, парке им. 50‐летия ВЛКСМ. Концентрацию неорганических ионов и содержание полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) в почвах определяли методом ионной и высокоэффективной жидкостной хроматографии соответственно, валовое содержание тяжелых металлов (ТМ) – атомно‐абсорбционной спектроскопией. Количественный учет микроорганизмов проводили методом предельных разведений с последующим посевом на селективные питательные среды. Биотестирование осуществляли с использованием простейших Paramecium caudatum и бактериальной тест‐системы «Эколюм».

Результаты

Результаты. Изучены особенности ионного состава почв парков г. Кирова. В водной вытяжке исследуемых почв из анионов преобладали сульфат‐ и хлорид‐ионы, из катионов – ионы кальция. Среди исследованных групп микроорганизмов на лидирующие позиции выходят бактерии‐аммонификаторы, доля которых в микробном комплексе достигает 65,35–86,54%. Между содержанием элементов питания и численностью аммонификаторов существует тесная взаимосвязь. Валовые концентрации ТМ в образцах почв парков г. Кирова не превышали их ориентировочно допустимые концентрации, в то же время содержание Pb, Zn и Cо было выше регионального фона до 3,1 раза. Наибольшим содержанием ПАУ, максимальными значениями суммарной канцерогенной активности и токсичностью по ответной реакции P. caudatum характеризовались почвенные образцы, отобранные на участках вблизи автодорог.

Заключение

Заключение. Экологическое состояние городских парковых почв в целом можно охарактеризовать как удовлетворительное. Тем не менее, для парковых почв в непосредственной близости от автодорог выявлены повышенные значения концентрации ПАУ. Определение содержания ПАУ в почвах может быть рекомендовано для включения в программу мониторинга окружающей среды в городах, в связи с устойчивостью ПАУ в окружающей среде, их мутагенными и канцерогенными свойствами, отсутствием нормативов по содержанию большинства из них в природных средах.

Aim

Aim. Assess the ecological state of soils in park areas and public gardens in the city of Kirov, Kirov region, Russia, which are located near areas of heavy traffic, using an integrated approach based on data from physicochemical, microbiological analyzes and biotesting.

Material and Methods

Material and Methods. Soil samples were taken at various sites in the 60th Anniversary of the USSR Square, in the S.M. Kirov Park and in the 50th Anniversary of the Komsomol Park. The concentration of inorganic ions and the content of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in the soils were determined by ionic and high‐performance liquid chromatography, respectively. The total content of heavy metals (HM)was determined by atomic absorption spectroscopy. Quantitative registration of microorganisms was carried out by the method of limiting dilutions with subsequent inoculation on selective nutrient media. Biotesting was carried out using the protozoa Paramecium caudatum and the Ecolum bacterial test system.

Results

Results. The features of the ionic composition of soils in Kirov parks were studied. In the aqueous extract of the studied soils, sulphate and chloride ions predominated among anions, and calcium ions among cations. Among the groups of microorganisms studied, ammonifying bacteria take the leading positions, the share of which in the microbial complex reaches 65.35–86.54%. There is a close relationship between the content of nutrients and the number of ammonifiers. The gross concentration of HMs in soil samples from parks in Kirov did not exceed their approximate permissible concentration, while the content of Pb, Zn, and Cо was up to 3.1 times higher than the regional background. The highest content of PAHs, maximum values of total carcinogenic activity and toxicity to P. caudatum were found in soil samples taken from areas near highways. Conclusion. The ecological state of urban park soils in Kirov in general can be characterised as satisfactory. Nevertheless, for park soils in the immediate vicinity of highways, increased values of PAH concentration were revealed. Determination of the PAH content in soils can be recommended for inclusion in the environmental monitoring programme in cities because of the persistence of PAHs in the environment, their mutagenic and carcinogenic properties, and the lack of standards for the content of most PAHs in natural environments.

г. Кировпаркискверыпочвытяжелые металлыполициклические ароматические углеводородычисленность микроорганизмовбиотестированиеKirovparkssquaressoilsheavy metalspolycyclic aromatic hydrocarbonsthe number of microorganismsbioassayРабота выполнена в рамках государственного задания ИБ ФИЦ Коми НЦ УрО РАН по теме «Структура и состояние компонентов техногенных экосистем подзоны южной тайги», номер государственной регистрации в ЕГИСУ № 122040100032‐5.The work was carried out within the framework of the state task of the Institute of Biology of the Federal Research Centre, Komi Scientific Centre, Ural Branch, Russian Academy of Sciences on the topic “Structure and State of the Components of Technogenic Ecosystems in the Southern Taiga Subzone”, state registration number in EGISU No. 122040100032‐5.ReferencesИсаков Д. Вызовы‐2050: ускоренная урбанизация, сплошная цифровизация, миграция, альтернативная энергия // Мегатренды. 2021 URL: https://megatrends.su/blog/challenges‐2050‐acceleratedurbanization‐completely/ (дата обращения: 20.09.2021)Isakov D. Vyzovy‐2050: uskorennaya urbanizatsiya, sploshnaya tsifrovizatsiya, migratsiya, al'ternativnaya energiya [Challenges2050: accelerated urbanization, continuous digitalization, migration, alternative energy]. Available at: https://megatrends.su/blog/challenges‐2050‐acceleratedurbanization‐completely/ (accessed 20.09.2021)Корендясева Е.В. Экологические аспекты управления городом. Москва: МГУУ Правительства Москвы, 2017. 140 с.Korendyaseva E.V. Ekologicheskiye aspekty upravleniya gorodom [Environmental aspects of city management]. Moscow, 2017, 140 p. (In Russian)Мудрый И.В. Влияние химического загрязнения почвы на здоровье населения // Гигиена и санитария. 2008. N 4. С. 32–37.Mudryy I.V. Influence of chemical contamination of soil on the health of the population. Gigiyena i sanitariya [Hygiene and sanitation]. 2008, no. 4, pp. 32–37. (In Russian)Абросимова О.В., Трояновская Е.С., Меркулова М.Ю., Тихомирова Е.И. Оценка экологического состояния почвенного покрова г. Саратова // Поволжский экологический журнал. 2012. N 4. С. 376–384.Abrosimova O.V., Troyanovskaya E.S., Merkulova M.Yu., Tikhomirova E.I. Assessment of the ecological state of the soil cover of the city of Saratov. Povolzhskii ekologicheskii zhurnal [Volga Ecological Journal]. 2012, no. 4, pp. 376–384. (In Russian)Скугорева С.Г., Ашихмина Т.Я., Фокина А.И., Лялина Е.И. Химические основы токсического действия тяжелых металлов (обзор) // Теоретическая и прикладная экология. 2016. N 1. C. 4–13. DOI: 10.25750/1995‐4301‐2016‐1‐014‐019Skugoreva S.G., Ashikhmina T.Ya., Fokina A.I., Lyalina E.I. Chemical foundations of the toxic action of heavy metals (review). Theoretical and Applied Ecology, 2016, no. 1, pp. 4–13. (In Russian) DOI: 10.25750/1995‐4301‐2016‐1‐014‐019Солтанмурадова З.И., Гусейнова Н.О., Раджабова Р.Т. Эколого‐геохимическая оценка урбаноземов г. Каспийска // Юг России: экология, развитие. 2012. N 4. С. 116–121.Soltanmuradova Z.I., Guseinova N.O., Radzhabova R.T. Ecologo‐geochemical assessment of urban soils in the city of Kaspiysk. Yug Rossii: ekologiya, razvitiye [South of Russia: ecology, development]. 2012, no. 4, pp. 116–121. (In Russian)Шахтамиров И.Я., Исаева С.Х., Асхабова Х.Н., Шуаипов К.А‐В. Мониторинг стойких органических загрязнителей в почве Чеченской республики // Юг России: экология, развитие. 2012. N 4. C. 121–124.Shakhtamirov I.Ya., Isaeva S.Kh., Askhabova Kh.N., Shuaipov K.A.‐V. Monitoring of persistent organic pollutants in the soil of the Chechen Republic. Yug Rossii: ekologiya, razvitiye [South of Russia: ecology, development]. 2012, no. 4, pp. 121–124. (In Russian)Биологический контроль окружающей среды: биоиндикация и биотестирование / Под ред. О.П. Мелиховой, Е.И. Егоровой. Москва: Академия, 2007. 288 с.O.P. Melikhova, E.I. Egorova eds. Biologicheskiy kontrol' okruzhayushchey sredy: bioindikatsiya i biotestirovaniye [Biological control of the environment: bioindication and biotesting]. Moscow, Akademiya Publ., 2007, 288 p. (In Russian)Зыкова Ю.Н., Скугорева С.Г., Товстик Е.В., Ашихмина Т.Я. Подходы к оценке состояния городских почв методами биотестирования с использованием организмов различной систематической принадлежности и данных химического анализа // Теоретическая и прикладная экология. 2017. N 3. С. 38–46. DOI: 10.25750/1995‐4301‐2017‐3‐038‐046Zykova Yu.N., Skugoreva S.G., Tovstik E.V., Ashikhmina T.Ya. Approaches to assessing the state of urban soils by biotesting methods using organisms of various systematic affiliation and chemical analysis data. Theoretical and Applied Ecology, 2017, no. 3, pp. 38–46. (In Russian) DOI: 10.25750/1995‐4301‐2017‐3‐038‐046Скугорева С.Г., Кутявина Т.И., Огородникова С.Ю., Кондакова Л.В., Симакова В.С., Блинова А.Л., Зыкова Ю.Н., Домрачева Л.И., Ашихмина Т.Я. Комплексный подход в оценке экологического состояния городских почв // Теоретическая и прикладная экология. 2019. N 3. С. 57–65. DOI: 10.25750/1995‐4301‐2019‐3‐057‐065Skugoreva S.G., Kutyavina T.I., Ogorodnikova S.Yu., Kondakova L.V., Simakova V.S., Blinova A.L., Zykova Yu.N., Domracheva L.I., Ashikhmina T.Ya. An integrated approach to assessing the ecological state of urban soils. Theoretical and Applied Ecology, 2019, no. 3, pp. 57–65. (In Russian) DOI: 10.25750/1995‐4301‐2019‐3‐057‐065Особенности урбоэкосистем подзоны южной тайги Европейского Северо‐Востока / Под ред. Т.Я. Ашихминой, Л.И. Домрачевой. Киров: Изд‐во ВятГГУ, 2012. 282 с.T.Ya. Ashikhmina, L.I. Domracheva eds. Osobennosti urboekosistem podzony yuzhnoy taygi Yevropeyskogo SeveroVostoka [Features of urban ecosystems of the southern taiga subzone of the European North‐East]. Kirov, VSU Publ., 2012, 282 p. (In Russian)Ефремова В.А., Дабах Е.В., Кондакова Л.В. Химикобиологическая оценка состояния городских почв // Сибирский экологический журнал. 2013. N 5. С. 741–750.Efremova V.A., Dabakh E.V., Kondakova L.V. Chemical and biological assessment of the state of urban soils. Sibirskiy ekologicheskiy zhurnal [Siberian Journal of Ecology]. 2013, no. 5, pp. 741–750. (In Russian)Зыкова Ю.Н., Кондакова Л.В., Домрачева Л.И. Сравнительная характеристика поверхностных разрастаний микроорганизмов промышленной и парковой зон г. Кирова // Материалы VII Всероссийской научно‐практической конференции «Проблемы региональной экологии в условиях устойчивого развития», Киров, 1–2 декабря, 2009. Книга 2. С. 20–23.Zykova Yu.N., Kondakova L.V., Domracheva L.I. Sravnitel'naya kharakteristika poverkhnostnykh razrastaniy mikroorganizmov promysh‐lennoy i parkovoy zon g. Kirova [Comparative characteristics of surface growths of microorganisms in industrial and park zones of the city of Kirov]. Materialy VII Vserossiyskoy nauchno‐prakticheskoy konferentsii “Problemy regional'noy ekologii v usloviyakh ustoychivogo razvitiya”, Kirov, 1–2 dekabrya, 2009 [Materials of the VII All‐Russian scientificpractical conference “Problems of Regional Ecology in Conditions of Sustainable Development”, Kirov, 1–2 December, 2009]. Kirov, pt. 2, 2009, pp. 20–23. (In Russian)Скугорева С.Г., Домрачева Л.И., Бушковская М.А., Трефилова Л.В. Оценка состояния почв г. Кирова методами химического анализа и биодиагностики // Материалы ХV Всероссийской научно‐практической конференции c международным участием «Биодиагностика состояния природных и природно‐техногенных систем», Киров, 4–6 декабря, 2017. Книга 1. С. 119–124.Skugoreva S.G., Domracheva L.I., Bushkovskaya M.A., Trefilova L.V. Otsenka sostoyaniya pochv g. Kirova metodami khimicheskogo analiza i biodiagnostiki [Assessment of the state of soils in the city of Kirov by methods of chemical analysis and biodiagnostics]. Materialy XV Vserossiyskoy nauchnoprakticheskoy konferentsii c mezhdunarodnym ucha‐stiyem «Biodiagnostika sostoyaniya prirodnykh i prirodnotekhnogennykh sistem», Kirov, 4–6 dekabrya, 2017. [Materials of the XV All‐Russian scientific‐practical conference with international participation “Biodiagnostics of the State of Natural and Natural‐technogenic Systems”, Kirov, 4–6 December, 2017.]. Kirov, pt. 1, 2017, pp. 119–124. (In Russian)Nisbet I.C., La Goy P.K. Toxic equivalency factors views of Environmental Contamination and Toxicology. (TEFs) for polucuclic aromatic hydrocarbons (PAHs) // Regulatory Toxicology and Pharmacology. 1992. V. 16. Iss. 3. Р. 290–300. DOI: 10.1016/0273‐2300(92)90009‐xNisbet I.C., La Goy P.K. Toxic equivalency factors views of Environmental Contamination and Toxicology. (TEFs) for polucuclic aromatic hydrocarbons (PAHs). Regulatory Toxicology and Pharmacology, 1992, vol. 16, iss. 3, pp. 290–300. DOI: 10.1016/0273‐2300(92)90009‐xОтчет о научно‐производственной деятельности ФГБУ ГЦАС «Кировский» за 2017 год. Киров: ФГБУ ГЦАС «Кировский», 2018. 149 с.Otchet o nauchno‐proizvodstvennoy deyatel'nosti FGBU GTSAS «Kirovskiy» za 2017 god [Report on the research and production activities of the Federal State Budgetary Institution GCAC “Kirovskiyˮ for 2017]. Kirov: FGBU GTSAS «Kirovskiy», 2018, 149 p. (In Russian)Ганжара Н.Ф., Борисов Б.А., Байбеков Р.Ф. Практикум по почвоведению. Москва: Агроконсалт, 2002. 282 с.Ganzhara N.F., Borisov B.A., Baibekov R.F. Praktikum po pochvovedeniyu [Workshop on soil science]. Moscow, Ahrokonsalt Publ., 2002, 282 p. (In Russian)Дабах Е.В., Кислицына А.П., Домнина Е.А. Сравнительное изучение содержания микроэлементов в системе почва – растения луговых биоценозов // Теоретическая и прикладная экология. 2021. N 1. C. 139–146. DOI: 10.25750/1995‐4301‐2021‐1‐139‐146Dabakh E.V., Kislitsyna A.P., Domnina E.A. Comparative study of the content of trace elements in the system soil – plants of meadow biocenoses. Theoretical and Applied Ecology, 2021, no. 1, pp. 139–146. (In Russian) DOI: 10.25750/1995‐4301‐2021‐1‐139‐146Абдухалилов О.М., Скугорева С.Г., Фокина А.И., Кулаков В.Н. Оценка содержания свинца и полициклических ароматических углеводородов в образцах автомобильного топлива // Материалы ХVIII Всероссийской научнопрактической конференции c международным участием «Биодиагностика состояния природных и природнотехногенных систем», Киров, 16–18 ноября, 2020. C. 73–77.Abdukhalilov O.M., Skugoreva S.G., Fokina A.I., Kulakov V.N. Otsenka soderzhaniya svintsa i politsiklicheskikh aromaticheskikh uglevodorodov v obraztsakh avtomobil'nogo topliva [Evaluation of the content of lead and polycyclic aromatic hydrocarbons in automotive fuel samples]. Materialy ХVIII Vserossiyskoy nauchno‐prakticheskoy konferentsii c mezhdunarodnym uchastiyem “Biodiagnostika sostoyaniya prirodnykh i prirodno‐tekhnogennykh sistem”, Kirov, 16–18 noyabrya, 2020 [Materials of the XVIII All‐Russian scientificpractical conference with international participation “Biodiagnostics of the State of Natural and Natural‐technogenic Systems”, Kirov, 16–18 November, 2020]. Kirov, 2020, pp. 73–77. (In Russian)Водяницкий Ю.Н. Тяжелые металлы и металлоиды в почвах. Москва: Почвенный институт им. В.В. Докучаева РАСХН, 2008. 86 с.Vodyanitskiy Yu.N. Tyazhelyye metally i metalloidy v pochvakh [Heavy metals and metalloids in soils]. Moscow, Soil Institute V.V. Dokuchaeva RAAS Publ., 2008, 86 p. (In Russian)Абдухалилов О.М., Тизян Е.М., Скугорева С.Г. Оценка качества родниковой воды г. Кирова по химическому составу // Сборник материалов IV Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Химические проблемы современности 2020», Донецк, 19–21 мая 2020. С. 32–35.Abdukhalilov O.M., Tizyan E.M., Skugoreva S.G. Otsenka kachestva rodnikovoy vody g. Kirova po khimicheskomu sostavu [Assessment of the quality of spring water in Kirov by chemical composition]. Sbornik materialov IV Mezhdunarodnoy nauchnoy konferentsii studentov, aspirantov i molodykh uchenykh “Khimicheskiye problemy sovremennosti 2020”, Donetsk, 19–21 maya, 2020 [Collection of materials of the IV International Scientific Conference of Students, Postgraduates and Young Scientists “Chemical Problems of Modernity 2020”], Donetsk, 19–21 May, 2020]. Donetsk, 2020, pp. 32–35. (In Russian)Абдухалилов О.М., Скугорева С.Г. Содержание полициклических ароматических углеводородов в почве вблизи ТЭЦ‐5 города Кирова // Материалы докладов XХVI Всероссийской молодежной научной конференции (с элементами научной школы), посвященной 75‐летию А.И. Таскаева «Актуальные проблемы биологии и экологии», Сыктывкар, 18–22 марта, 2019. С. 73–76.Abdukhalilov O.M., Skugoreva S.G. Soderzhaniye politsiklicheskikh aromaticheskikh uglevodorodov v pochve vblizi TETS‐5 goroda Kirova [The content of polycyclic aromatic hydrocarbons in the soil near the TPP‐5 of the city of Kirov]. Materialy dokladov XXVI Vserossiyskoy molodezhnoy nauchnoy konferentsii (s elementami nauchnoy shkoly), posvyashchennoy 75‐letiyu A.I. Taskayeva, Syktyvkar, 18–22 marta, 2019 [Materials of reports of the XXVI All‐Russian youth scientific conference (with elements of a scientific school) dedicated to the 75th anniversary of A.I. Taskaeva “Actual Problems of Biology and Ecology”, Syktyvkar, 18–22 March, 2019]. Syktyvkar, 2019, pp. 73–76. (In Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.