Current state of soil microbiota in the Zaporizhzhia region of Ukraine

Abstract

The destruction of the Kakhovka HPP led to large-scale changes in the natural ecosystems of the Zaporizhia and Kherson regions of Ukraine, including changes in the soil microbiome. The research in the territory of Zaporizhia Oblast revealed natural, intensive phenomena of soil cover purification from organic matter contamination, including feces, occurring in the drainage zone formed as a result of the destruction of the dam. Sanitary state control allows us to assess the safety of soils for the environment and determine the possible impact on humans. Thus, a local contamination was revealed. The sanitary state of the soil was characterized by the presence of sanitary indicator microorganisms (Escherichia coli, Enterococcus spp., Klebsiella spp., Enterobacter spp., Citrobacter spp., and Clostridium perfringens), which indicated fresh or old fecal contamination. The detection of thermophilic bacteria, Bacillus spp., and saprophytic fungi was correlated with the degree of organic matter transformation processes and stages of soil self-purification. In the soils in unsatisfactory sanitary condition, the coli titer the perfringens titer measured ≤ 0.9 and ≤ 0.009, respectively. Pathogenic Salmonella spp. were not detected in any of the soil samples, yet Mycobacterium spp. were isolated. In the soils of the drainage zone of most of the studied transects, the presence of E. coli and sulfite-reducing bacteria was established. The results obtained can be used for further monitoring and control of the sanitary condition of soils affected by the destruction of the Kakhovka HPP in order to prevent the spread of pathogenic microorganisms in natural ecosystems. Руйнування Каховської ГЕС призвело до масштабних змін у природних екосистемах Запорізької та Херсонської областей України, зокрема до змін у ґрунтовому мікробіомі. Дослідження на території Запорізької області виявили природні, інтенсивні явища очищення ґрунтового покриву від забруднення органічними речовинами, зокрема фекаліями, що відбуваються в зоні дренажу, що утворилася внаслідок руйнування дамби. Санітарний контроль за станом ґрунтів дозволяє оцінити безпеку ґрунтів для навколишнього середовища та визначити можливий вплив на людину. Таким чином, було виявлено локальне забруднення. Санітарний стан ґрунту характеризувався наявністю санітарно-індикаторних мікроорганізмів (Escherichia coli, Enterococcus spp., Klebsiella spp., Enterobacter spp., Citrobacter spp. та Clostridium perfringens), що свідчило про свіже або старе фекальне забруднення. Виявлення термофільних бактерій, Bacillus spp. та сапрофітних грибів корелювало зі ступенем процесів трансформації органічної речовини та стадіями самоочищення ґрунту. У ґрунтах у незадовільному санітарному стані титр колі, що визначався як титр перфрінгена, становив ≤ 0,9 та ≤ 0,009 відповідно. Патогенні Salmonella spp. не були виявлені в жодному зі зразків ґрунту, проте Mycobacterium spp. були виділені. У ґрунтах зони водозбору більшості досліджуваних трансектів було встановлено наявність E. coli та сульфітовідновлювальних бактерій. Отримані результати можуть бути використані для подальшого моніторингу та контролю санітарного стану ґрунтів, що постраждали від руйнування Каховської ГЕС, з метою запобігання поширенню патогенних мікроорганізмів у природних екосистемах.