Effect of Al2O3 nanoparticles on soil microbiocenosis, antioxidant status and intestinal microflora of red californian worm (Eisenia foetida) | Действие наночастиц AL2O3 на почвенный микробиоценоз, состояние антиоксидантной системы и микрофлору кишечника красного калифорнийского червя (Eisenia fоetida)

English. With California red worms Eisenia foetida as test organisms the influence of aluminum oxide nanoparticles on soil biocoenosis and its biodegradation was studied. The preliminary analysis of biological activity of NP of Al2O3 in vitro was done in the test of inhibition of a bacterial bioluminescence. Five groups were created from the specimens of the used bioindicator type that had the same weight (n=10 in each). When cultivating in 1, 2, 3 and 4 groups NP of Al2O3 were added to the substratum in doses of 50, 100, 300, 3000 mg/kg, respectively; the 5 group served as control (NP were not introduced to the soil). An increase in mortality of worms (up to 20%) was found at the maximum dosage of NP of Al2O3 introduction into the soil. When increasing content of NP of Al2O3 from 50 to 3000 mg/kg, the 61.7-67.6% reduction in soil microorganism counts was found without vermicomposting, 55.6-61.3% - under vermicomposting. The number of microorganisms in the soil decreased in the groups 1, 2, 3 and 4 by 42.8%, 52.4%, 61.9% and 76.2% for fungi, by 64.3%, 77.9%, 78.6% and 85.7% for nitrogen-fixing bacteria, and by 22.7%, 38.6%, 84.1% and 86.4% for bacteria cultured on starch-and-ammonia agar. The number of cellulolytic bacteria increased by 6.9% in the group 1 and decreased by 16.7%, 12.5% and 25.0% in the groups 2, 3 and 4, respectively. A similar trend was observed under the influence of NP of Al2O3 on the E. foetida intestinal microflora. As the soil content of NP of Al2O3 increased from 50 to 3000 g/kg, the total number of microorganisms in the E. foetida intestine decreased by 9.7-43.2%. Fungi decreased in the groups 1, 2, 3 and 4 by 18.0%, 20.0%, 39.0% and 40.0% as compared to control. The number of nitrogen-fixing bacteria - by 16.0%, 60.0%, 78.8% and 80.0%. The cellulolytic bacteria amount increased in the intestine of E. foetida (by 16.0%) at minimum NP dosages, whereas in the groups 2, 3 and 4 this index was lower by 8.0%, 32.0%, 25.0% and 40.0%.

Russian. Сравнивали влияние наночастиц Al2O3 на микрофлору почвы и кишечника красного калифорнийского червя (Eisenia fоetida), адаптационные способности этого почвобионта и особенности вермикомпостирования. Предварительный анализ биологической активности НЧ Al2O3 in vitro проводили в тесте ингибирования бактериальной биолюминесценции. Из особей используемого биоиндикаторного вида, имеющих одинаковую массу, сформировали пять групп (в каждой n = 10). При культивировании в I, II, III и IV группах в субстрат добавляли НЧ Al2O3 в дозах 50, 100, 300, 3000 мг/кг соответственно; V группа служила контролем (НЧ в почву не вносили). При максимальной дозировке вносимых в почву НЧ Al2O3 отмечалось увеличение смертности червей (до 20%). При повышении содержания НЧ Al2O3 с 50 до 3000 мг/кг наблюдалось снижение общего числа микроорганизмов в почве: без вермикомпостирования - на 61,7-67,6%, с вермикомпостированием - на 55,6-61,3%. Количество грибов в почве в I, II, III и IV группах снизилось, соответственно, на 42,8; 52,4; 61,9 и 76,2% относительно контроля; численность азотфиксирующих бактерий - на 64,3; 77,9; 78,6 и 85,7%, число бактерий, культивируемых на КАА, - на 22,7; 38,6; 84,1 и 86,4%. В I группе число целлюлозолитических бактерий в почве увеличилось на 6,9%. Во II, III и IV группах, напротив, отмечали снижение их количества (на 16,7; 12,5 и 25,0%). В кишечнике E. foetida с ростом содержания НЧ Al2O3 в грунте с 50 до 3000 г/кг также происходило снижение общего числа микроорганизмов - на 9,7-43,2%. Численность грибов уменьшилась в I, II, III и IV группах соответственно на 18,0; 20,0; 39,0 и 40,0% относительно контроля, количество азотфиксирующих бактерий - на 16,0; 60,0; 78,8 и 80,0%. Число целлюлозолитических бактерий в кишечнике E. foetida увеличивалось под действием минимальных дозировок наночастиц (на 16,0%), тогда как во II, III и IV группах оно снижалось (на 8,0; 32,0 и 40,0%).