Ecological aspects in the use of soil enzymes as indicators of anthropogenic soil pollution

Abstract

In the contemporary era, with rapid industrial growth and urbanisation, analysing the impact of human activities on soil enzyme activity becomes crucial. The purpose of this study is to assess the influence of anthropogenic pollution on enzyme activity in soil. Research on enzyme activity levels in the soil in the city of Kara-Balta, Chuy Region, Kyrgyz Republic, was conducted using biochemical analyses and specific enzymatic tests. The results revealed significant diversity in catalase activity in different soil samples. Some samples exhibited high activity, while others showed low activity. These differences may be associated with oxidative stress and the ability of soil microorganisms to decompose hydrogen peroxide. Urease analysis indicated the highest activity in soil samples after 2 hours, particularly near the protective barrier of the tailings pond, suggesting intensive chemical reactions, especially near pollution sources. Research has also revealed the diversity of protease activity in soil ecosystems, where samples with high activity may more effectively break down proteins compared to samples with low activity. To achieve ecological stability of soil resources, it is necessary to develop a management strategy, including monitoring and restoring priority areas considering local characteristics, supporting biodiversity, applying sustainable agricultural methods, and combating soil erosion. Important steps also include forming a community emphasising the importance of soil resources, funding research, and collaborating with local authorities, scientists, and the business community. The results of the study can be used in developing strategies to prevent the negative consequences of soil pollution, contributing to improved ecological resilience, especially for environmental protection agencies.

У сучасній епосі, коли спостерігається швидке зростання промислових секторів та урбанізація, аналіз впливу людської діяльності на активність ґрунтових ферментів набуває особливого значення. У межах цього дослідження було встановлено мету – провести оцінку впливу антропогенного забруднення на активність ферментів у ґрунті. Для досягнення поставленої мети проведено дослідження рівня активності ферментів у ґрунті у місті Кара-Балта Чуйської області Киргизької Республіки, який вимірювався за допомогою біохімічних аналізів та спеціальних ферментативних тестів. Результати досліджень показали значне розмаїття активності каталази в різних ґрунтових зразках. Деякі зразки виявляють високу активність, тоді як інші низьку. Ці відмінності можуть бути пов'язані з окислювальним стресом та здатністю ґрунтових мікроорганізмів до розкладання пероксиду водню. Аналіз уреази показав найвищу активність у ґрунтових зразках через 2 години, особливо на межі захисного бар'єру хвостосховища, вказуючи на інтенсивні хімічні реакції, особливо поблизу джерел забруднення. Дослідження також виявили різноманітність активності протеази в ґрунтовій екосистемі, де зразки з високою активністю можуть ефективніше розкладати білки порівняно зі зразками з низькою активністю. Для досягнення екологічної стійкості ґрунтових ресурсів необхідно розробити стратегію управління, включаючи моніторинг та відновлення пріоритетних ділянок з урахуванням місцевих особливостей, підтримувати біорізноманіття, застосовувати стійкі методи сільського господарства та боротися із ґрунтовою ерозією. Важливими кроками також є утворення спільноти щодо важливості ґрунтових ресурсів, фінансування досліджень, а також співпраця з місцевими органами влади, науковцями та бізнес-спільнотою. Результати дослідження можуть бути використаними при розробці стратегій запобігання негативним наслідкам забруднення ґрунтів, сприяючи покращенню екологічної стійкості, особливо для державних структур з охорони навколишнього середовища.