Остроумов С. А. Биологические эффекты при воздействии поверхностно-активных веществ на организм (М., Макс-пресс, 2001, 334 c.), Глава 6: cтр. 124-143 icon

Остроумов С. А. Биологические эффекты при воздействии поверхностно-активных веществ на организм (М., Макс-пресс, 2001, 334 c.), Глава 6: cтр. 124-143


2 чел. помогло.
Смотрите также:
Биологические эффекты при воздействии поверхностно-активных веществ на организм (М., Макс-пресс...
Программа научной сессии применение поверхностно-активных веществ в пищевой промышленности 15 17...
Окислительная деструкция неионогенных поверхностно-активных веществ 02. 00. 04 Физическая химия...
Особенности окисления фосфолипидов и неионных поверхностно-активных веществ 02. 00...
Доклад «О санитарно-эпидемиологической обстановке в Козловском районе в 2011 году»...
С. А. Остроумов Москва 119991, Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова...
План разбора темы ( сделать гиперссылки ) Проникновение лекарственных веществ через...
Заболевания химической этиологии, развивающиеся при, как правило...
Лекция Идеализированные пассивные элементы при гармоническом воздействии Ток, напряжение...
Автореферат диссертации на соискание ученой степени...
А вы принимаете Витамины для больных диаБетом?...
«Химия и технология растительных веществ»...



Загрузка...
скачать

Остроумов С.А. Биологические эффекты при воздействии поверхностно-активных веществ на организм

(М., МАКС-Пресс, 2001, 334 c.), Глава 6: cтр.124-143

Глава 6. Изучение биологических эффектов ПАВ-содержащих смесевых и других препаратов

(cтр.124-143)

[В компьютере автора]: /var/www/pars_docs/tw_refs/327/326745/326745.doc


Наряду с биологическими эффектами индивидуальных веществ - представителей СПАВ, представляется необходимым охарактеризовывать биологические эффекты и ПАВ-содержащих смесевых препаратов. Необходимо постоянно учитывать, что реальное загрязнение окружающей среды носит, как подчеркивалось, комплексный характер (Патин, 1979; Федоров, 1987; Филенко, 1988; Веницианов, 1992; Лосев и др., 1993; Безель и др., 1994; Криволуцкий 1994).

Прежде всего представляет интерес изучение эффектов тех конкретных смесей веществ (комплексных препаратов, композиций), в составе которых многие СПАВ попадают в окружающую среду. Среди таковых смесей, композиций и препаратов одно из важнейших мест занимают синтетические моющие средства (СМС) и пеномоющие средства (ПМС). По оценкам, на каждого жителя России приходится некоторое количество СПАВ, попадающих ежедневно в канализационню сеть - в основном в результате использования СМС и ПМС. Эта цифра составляет около 2 г на 1 человека в день (Акулова, Буштуева, 1986). В ряде стран аналогичный показатель еще выше – в ФРГ свыше 11 г (Steinberg et al., 1995; цит. по Остроумов, 2000 г). Пеномоющие композиции в больших объемах загрязняют водные экосистемы в результате их применения для промывки трубопроводов, емкостей для хранения нефтепродуктов, танкеров и т.д.

Кроме того, представляется интересным получение сравнительной информации о чувствительности одних и тех же биотестов к СПАВ и другим ксенобиотикам, что необходимо для того, чтобы сопоставить степень экологической опасности СПАВ и других, хорошо изученных ранее вещесв, загрязняющих среду - например, пестицидов.


6.1. Воздействие водных сред с растворенными ПАВ-содержащими смесевыми препаратами на гидробионты- более ранние работы.

СПАВ нередко попадают в окружающую среду в составе сложных смесей (композиций) (Абрамзон, 1979; Lewis 1992). Водные среды, в которых растворены ПАВ-содержащие препараты - такие, как диспергаторы нефти (Нестерова, 1980), синтетические моющие средства (СМС) и пеномоющие средства (ПМС) - могут нарушать жизнедеятельность гидробионтов (Брагинский, 1987; Флеров, 1989).

Воздействие диспергаторов нефти на гидробионты анализировалось в работах (Федулова и др., 1976; Нестерова, 1980; Гроздов и др., 1981; Гапочка, 1983,1999; Гапочка и др., 1978,1980; Гапочка, Карауш, 1980; Bobra et al., 1989; Tukaj, 1994; Burridge, Shir, 1995; Singer et al., 1995), включая обзоры (Патин, 1997). Хотя показано негативное действие диспергаторов, в некоторых работах встречается мнение, что современные диспергаторы в основном не являются высокотоксичными и не представляют угрозы для окружающей среды (cм. главу 1).

Изучали воздействие трех диспергентов, применяемых для борьбы с разливами нефти (а также двух СМС), на Chlorella vulgaris, брюхоресничные инфузории Stylonichia mytilus и Daphnia magna (Гроздов и др., 1981). Среди диспергентов наименее токсичным для всех организмов оказался СН-79, а наиболее токсичным - ОМ-6.

Чувствительность нескольких морских организмов к диспергатору нефти Корекситу 9554 изучалась в работе Сингера и соавторов (Singer et al., 1995). Чувствительность исследованных видов отличалась примерно в 20 раз, как можно судить по различиям в медианном эффекте (8-184 мг/л). Наиболее чувствительны были эмбрионы морского ушка Haliotis rufescens, среднюю чувствительность имели личинки рыбы Atherinops affinis и зооспоры бурой водоросли Macrocystis pyrifera, наименее чувствительны были мизиды Holmesimysis costata (Singer et al., 1995). Было изучено также прорастание из зигот бурой водоросли Phyllospora comosa при воздействии нескольких дисперсантов (Burridge, Shir, 1995). Сильнее всего ингибировал прорастание диспергатор Корексит 9500, сравнительно меньше - Корексит 8667 и Корексит 7664. Диспергатор усиливал также ингибирующее воздействие дизельного топлива (Burridge, Shir, 1995).

Определена чувствительность D. magna к четырем препаратам Корекситов. Корекситы 9527, 7664, 8667, 9660 и 9550 (Сorexits 9527, 7664, 8667, 9660 и 9550) cодержат НПАВ (Bobra et al., 1989). Корексит 9527 содержит также, наряду с НПАВ, ионный СПАВ. Корекситы имели довольно низкую величину ЛК50 (т.е. проявляли высокую токсичность) для дафний D. magna. ЛК50 (48 час) составляла от 3 до 270 мг/л при температуре 5оС и от 0,5 до 88 мг/л при температуре 20оС. Наиболее сильным действием обладал Корексит 8667, наименьшим - Корексит 7664. Величина ЛК50 для водорастворимой фракции (WSF) сырой нефти (Norman Wells crude oil, Esso Resource Canada Ltd) составляла 7 мг/л (20°С), т.е. относительная токсичность этого дисперсанта была приблизительно в 200 раз выше, чем водорастворимой фракции нефти. ЛК50 (48 ч, 20°С) для смесей трех видов нефти и пяти дисперсантов (Корекситы 9527, 7664, 8667, 9660 и 9550; отношение объемов дисперсанта к нефти 1: 20) варьировали в пределах 1.1 - 5.2 мг/л. ЛК50 смеси Корексита 7664 и трех видов нефти были в несколько раз ниже, чем ЛК50 одного дисперсанта. Для всех смесей Корекситов и нефти было также показано, что их токсичность выше, чем токсичность физических дисперсий нефти без Корекситов. В условиях экспериментов токсичность нефтяного загрязнения возрастала при добавлении в систему НПАВ-содержащих дисперсантов (Bobra et al., 1989).

Изучение воздействия некоторых диспергаторов на Scenedesmus quadricauda Breb. не выявило значительных эффектов при концентрациях 0,01 - 0,1 г/л (Федулова и др., 1976). Диспергатор Корексит 7664 при концентрации 0,1 мг/л увеличивал содержание хлорофилла а (мг на 1 млн клеток) на 5 -20 сутки; диспергатор ДН-74 при концентрации 1 г/л увеличивал содержание хлорофилла на 5-е сутки, а затем, на 10 и 15 сутки наступало ингибирование (Федулова и др., 1976). Эти результаты интересно сравнить с более поздней работой польского исследователя З. Тукая, который изучал действие дисперсантов (а также экстрактов и эмульсий дизельного топлива) на S. quadricauda и 5 других видов рода Scenedesmus (Tukaj, 1994). Он показал, что токсичность эмульсий выше токсичности эмульгаторов (например, эмульгатора DP-105) и что чувстительность видов убывает в ряду S. microspina >> S. obliquus > S. armatus > S. opoliensis > S. acutus >> S. quadricauda G-15.

Разработанный в Институте океанологии РАН эмульгатор пленочной нефти ЭПН-5 и диспергатор нефти ДН-75 не проявляли высокой токсичности для морских бактерий и других гидробионтов (Нестерова, 1980). Для дафний концентрация ЭПН-5, равная 2 мг/л, была интактной. Воздействие дисперсанта ЭПН-5 , а также другим веществ (Корексит 7664, дипроксамин 157, берол) на цианобактерии Synechococcus aquaticus и Anabaena variabilis изучали в работе Л.Д.Гапочки и др. (1980). Показано, что в определенных экспериментальных условиях в присутствии дисперсантов токсичность нефти (арланская, ромашкинская) и нефтепродуктов (мотороное топливо, дизельное топливо) снижается (Гапочка и др., 1980).

Интересная работа проведена в университете штата Орегон (Корвалис) по изучению воздействия Корексита 9527 на поглощение глюкозы морскими микроорганизмами (Griffiths et al., 1981). Ингибирование потребления глюкозы начиналось при концентрации глюкозы 1 мг/л и выше. При 12 мг/л потребление глюкозы снижалось на 50 %. Эта работа проведена с использованием 149 образцов морской воды с глубины 3 м и 95 образцов донных осадков с глубин от 1 м до 2200 м, взятых у берегов Аляски. Мы полагаем, эти данные интересны в связи с вопросом о том, могут ли СПАВ нарушать процессы, участвующие в самоочищении воды (подробнее см. Главу 7).

Другой широко применяемый класс многокомпонентных препаратов, содержащих СПАВ, включает синтетические моющие средства (СМС), пеномоющие средства (ПМС), жидкие моющие средства (ЖМС). Их биологические эффекты изучались. С одной стороны, они прошли испытания на лабораторных животных и считаются удовлетворяющими требованиям (отсутствие выраженной токсичности и т.д.), предъявляемым к тем веществам, с которыми ежедневно контактирует современный человек. С другой стороны, есть данные, которые заставляют задуматься о их экологическом значении и потенциальной опасности.

В отношении некоторых СМС имеются данные о неблагоприятных эффектах на организм лабораторных животных и человека (Еськова-Сосковец и др., 1980; Ильин, 1980; Талакин и др., 1985). Есть указания на аллергенные эффекты, вызываемые СМС и СПАВ, входящими в их состав (Еськова-Сосковец и др., 1980). Ингаляционное воздействие СМС “Лотос” (18% алкилбензолсульфоната) и “Эра” (8% алкилбензолсульфоната) в течение месяца в концентрации 50 мг/м3 приводило к угнетению неспецифических факторов иммунитета - таких, как снижение фагоцитарной активности и содержания лизоцима в сыворотке крови, а также влияло на течение липидных обменных процессов и обмен сиалогликопротеидов (Талакин и др., 1985).

Для понимания опасности комплексного загрязнения важно, что показано 4-5-кратное снижение LD50 (т.е. рост токсичности) ряда ксенобиотиков для лабораторных млекопитающих (белые крысы и мыши, перорально) в результате их взаимодействия с СПАВ (АПАВ азолят А, сульфонол НП-1 и НПАВ ОП-7 и ОП-10) и перераспределения в водной среде, содержащей ПАВ на уровне всего лишь 1 - 10 ПДК (Ильин, 1986). Такое значительное снижение LD50 наблюдали для гептахлора, ГХЦГ и гамма-ГХЦГ, карбофоса, метафоса, трихлорметафоса, хлорофоса, гранозана, купрозана, цинеба, карбатиона и красителей аминофенолов (орто-, мета- и пара-изомеров). При наличии в среде ПАВ такой пестицид, как ГХЦГ (на уровне 1 ПДК), вызывал достоверные изменения у подопытных млекопитающих: уменьшение числа экритроцитов, снижение содержания гемоглобина, снижение активности холинэстеразы ии иммунобиологической реактивности, кардиотоксическое действие. При наличии в среде ПАВ происходило 4-кратное увеличение мутагенной активности ГХЦГ и бластомогенной активности 3,4-бенз(а)пирена. В среде с ПАВ увеличивалась также вирулентность патогенных штаммов Salmonella typhimurium (в 5 раз), S. typhi (в 3,6 раза), S. schottmulleri (в 5,8 раз), патогенных шигелл Зоне и Флекснера (в 2,8 - 4 раза), патогенных энтеровирусов LSc 2ab, ECHO Коксаки А-7 (в 7,3 -96 раз) (Ильин, 1986). Автор (И.Е.Ильин) связывает эти эффекты с тем, что традиционные представления о равномерном распределении химических веществ во всем объеме воды не вполне состоятельны. В присутствии СПАВ на поверхности воды образуется адсорбционная пленка, на которой концентрируются другие загрязняющие вещества (в работе Ильина - пестициды и красители-аминофенолы), а также патогенные микроорганизмы. Возможно, наличие СПАВ увеличивает также проницаемость клеточных оболочек (мембран) для гидрофобных ксенобиотиков и патогенных микроорганизмов, что увеличивает наблюдаемую вирулентность последних. Последнее обстоятельство заставляет задуматься об опасности комплексного загрязнения среды. Уместно вспомнить также тот факт, что некоторые другие виды химического загрязнения водной среды также благоприятствуют патогенным микроорганизмам - например, патогенные штаммы микобактерий быстрее растут в среде, содержащей нефтяные углеводороды - быстрее, чем на традиционных средах, много лет используемых в медицинской микробиологии для культивации, например, штаммов микобактерий-возбедителей туберкулеза (Т. В. Коронелли, доклад на научном семинаре кафедры гидробиологии 26.11.1997).

Льюис (Lewis, 1992) провел анализ англоязычной литературы до 1991 года с точки зрения того, имеет ли место антагонизм или синергизм при совместном воздействии СПАВ и других веществ. По его данным (всего проанализировано 33 работы и 40 основных комбинаций веществ) в 5 случаях имелся антагонизм; в 23 случаях имелся синергизм; в 12 случаях синергизм не был выявлен (эти случаи охарактеризованы Льюисом как “not synergistic “ (Lewis, 1992). Вместе с тем необходимо отметить, что эти работы проводились на основе традиционного подхода, без изучения поверхностной пленки, как это сделал Ильин (1986; см. выше). Но даже при таком анализе (при этом, возможно, вне сферы внимания остаются те возможности резкого увеличения вредного воздействия, которые убедительно доказаны в работе Ильина) число ситуаций синергизма более чем в 4 раза превышало число ситуаций антагонизма.

Как отмечалось, в окружающую среду в больших количествах попадают такие ПАВ-содержащие препараты, как СМС.

В водной среде, в которой был растворен препарат СМС "Лотос-71", изменялось поведение медицинской пиявки Hirudo medicinalis, гуппи Lebistes reticulatus, водяных осликов Asellus aquaticus, жаброногов Streptocephalus torvicornis (Флеров, 1989).

СМС летально действовали на дафний (Брагинский и др., 1979). ЛК50 составляла около 0.8 - 30 мг/л (Брагинский и др., 1987).

Изучалось действие бытового детергента (2 и 4 мг/л; последнее соответствовало концентрации LAS -додецилбензолсульфоната - 0,8 мг/л) на продукцию науплиусов рачков Tisbe holothuriae в условиях низкой и высокой плотности популяции (Faba, Crotti, 1979). При низкой плотности популяции детергент вызывал уменьшение среднего количества науплиусов, вышедших из яиц. При высокой плотности популяции детергент вызывал увеличение этого показателя - т.е. детергент ингибировал механизм, который позволял животным чувствовать перенаселение и реагировать на него. Такой механизм, возможно, связан с выделением рачками какого-то специфического вещества. Высказано предположение, что детергент может взаимодействовать с этим веществом или повреждать хеморецепторы животных (Faba, Crotti, 1979).

СМС подавляют активность некоторых ферментов в жабрах рыб. Так, 10- 40 мг/л препарата “Лотос” подавляли сукцинатоксидазу и цитохромоксидазу в тканях жабр гольяна из озера Байкал (Колупаев, Путинцева, 1983).

Авторы, сопоставлявшие токсичность нескольких препаратов, содержащих СПАВ (как диспергентов, так и СМС) на представителей разных звеньев трофической цепи, в том числе протококковые водоросли и ветвистоусые рачки, пришли к заключению, что СПАВ более токсичны для представителей высших звеньев трофической цепи (Гроздов и др., 1981). Однако, спектр изученных биологических эффектов СПАВ-содержащих препаратов оставался недостаточно полным.

Нами исследовалось воздействие смесевых препаратов (несколько видов СМС) на автотрофные (жгутиковые; покрытосеменные растения) и гетеротрофные организмы (моллюски).


6.2. Новые результаты изучения воздействия ПАВ-содержащих смесевых препаратов на автотрофные организмы.

Нами изучалось воздействие некоторых препаратов, содержащих СПАВ, на различные организмы. Необходимо иметь в виду, что содержание СПАВ в этих препаратах всегда менее 100% и в СМС обычно содержание СПАВ не превышает 15-20% (но может достигать 40 %).


6.2.1. Воздействие ПАВ-содержащих препаратов на фитопланктон.

Часть наших экспериментов были посвящены воздействию СМС на культуру эвглен и на проростки растений. В водной среде, содержащей СМС "Кристалл", как показано в совместной работе с К.Вастернак (Галле, ГДР), наблюдали торможение или остановку роста культуры эвглен Euglena gracilis Klebs (Табл. 6.1 прилож.). При содержании СМС 0,5 мг/мл рост культуры полностью прекращался (Табл. 6.1 прилож.). При содержании СМС 0,1 мг/мл первые 48 ч опыта эффект СМС был незначителен, но на следующем этапе опыта (68-99 ч) численность клеток заметно отставала по сравнению с контролем. При содержании СМС 0,01 мг/мл на завершающем этапе опыта (72-99 ч) также наблюдали некоторое отставание численности клеток по сравнению с контролем.

Эти результаты согласуются с итогами другого, независимого опыта, проведенного совместно с Д.Галямой, И.Леготским, Д.Слугенем (Словацкий политехнический институт и университет, Братислава, ЧСФР). При содержании в водной среде 0,3 мг/мл СМС "Кристалл" рост эвглен в последнем опыте был полностью подавлен в течение 65 ч, но к концу опыта (112 ч) все-таки небольшое нарастание плотности культуры произошло (Табл. 6.2. прилож.; см. также Остроумов, 1991). При содержании СМС 0,1 мг/мл эффект ингибирования наблюдался в момент обоих измерений (65 и 112 ч). При содержании СМС 0,02 мг/мл наблюдали слабый ингибирующий эффект. Оба независимых эксперимента позволяют сделать вывод, что значительная или даже основная часть диапазона проявления ингибирующего воздействия СМС "Кристалл" на эвглен лежит между концентрациями 0,01 и 0,5 мг/мл.

Водная среда с СМС "Био-С" также подавляла развитие культуры эвглен E. gracilis, как было выявлено в совместной работе с К. Вастернак (Университет М. Лютера, Галле, ГДР). При содержании СМС 0,5 мг/мл подавление было полным - практически рост клеток был прекращен (Табл. 6.3). При содержании СМС 0,1 мг/мл на завершающем этапе опыта (48-96 ч) плотность культуры была меньше, чем в контроле. При содержании СМС 0,01 мг/мл четких эффектов не обнаружено. Эта данные согласуются с результатами совместной работы со словацкими учеными по воздействию на эвглен другого СМС - "Лотос-Автомат". Как показывают данные экспериментов (см. Остроумов, 1991, табл. 9), СМС "Лотос-Автомат" при концентрации 0,02 мг/мл не оказывает ингибирующего эффекта. Однако, при концентрации 0,1 мг/мл есть некоторое ингибирование. При концентрации 0,3 мг/мл ингибирующий эффект еще более выражен. Таким образом, оба независимых опыта указывают на реализацию негативного эффекта СМС в диапазоне 0,1-0,3-0,5 мг/мл.

Проведены опыты по воздействию водных сред, содержащих жидкие ПМС, на фитофлагелляты (Остроумов и др., 1990б). ПАВ-содержащий препарат "Каштан" (0,02 мл/л) вызывал деградацию клеток морских фитофлагеллят Olisthodiscus luteus N. Carter 1937 (Chromophyta, класс Raphidophyceae). Через 4 ч инкубации на свету резко снижалась оптическая плотность суспензии клеток при всех длинах волн. В частности, А660, А675, А690 составляли по отношению к оптической плотности при тех же длинах волн в контрольной суспензии (без СМС) соответственно 29,9, 30,1 и 22,8 %.

Тот же препарат вызывал разрушение клеток фотосинтезирующей бактерии Rhodospirillum rubrum. Опыты автора показали, что через 3 ч инкубации на свету во всей части спектра с длиной волны >450 нм происходило снижение оптической плотности более чем на 25 %. Через 21 ч инкубации на свету спектр терял свою форму и места бывших максимумов поглощения при 515-520 нм и 550-555 нм не выделялись на спектральной кривой.

Воздействие ПАВ-содержащих препаратов на водоросли изучались многими авторами. В порядке обсуждения упомянем данные литературы о действии ПАВ-содержащих смесевых препаратов на фитопланктон.

Воздействия СМС на фитопланктон неоднозначны. СМС различаются по способности угнетать водоросли. На Chlorella vulgaris было показано, что СМС МК-1 (“Новость”; содержит 40% алкилсульфатов) был несколько менее вреден для водорослей, чем СМС МК-2 (“Кристалл”, содержит 20% сульфонола) и МК-3 (“Лотос”, содержит 25 % сульфонола) (Апашева и др., 1976). При воздействии на водоросли МК-1 в высокой концентрации 1 г/л через 1 сутки еще не наблюдали достоверного снижения количества живых клеток; снижение их числа на 40 % наблюдали через 3 суток (Апашева и др., 1976). В этой же работе показали, что МК-2 и МК-3 в этой же концентрации вызывали более быстрое снижение числа живых клеток водоросли.

При воздействии препарата "Кристалл" на Gymnodinium kovalevskii требуется довольно высокая концентрация 140 мг/л, чтобы произошла 100% потеря подвижности (Айздайчер, 1999), что свидетельствует о довольно высокой устойчивости клеток этого вида.

Указано на способность СМС нарушать процессы фотосинтеза, первичную продукцию и деструкцию фитопланктона (Брагинский и др., 1987).

Воздействие ПАВ-содержащих препаратов на фитопланктон может происходить и стимуляция роста организмов (возможно, за счет того, что многие из этих препаратов содержат фосфаты). В совместной работе с Н.Н.Колотиловой показано, что в определенных экспериментальных условиях СМС могут стимулировать рост цианобактерий и зеленых водорослей. Подобная стимуляция показана для Synechocystis sp. PCC 6803, Synechococcus elongatus (Anacystis nidulans) и Scenedesmus quadricauda (Колотилова, Остроумов, 2000; Остроумов, Колотилова, 2000). Эти результаты перекликаются с тем, что при воздействии на некоторые виды морского фитопланктона ПАВ-содержащих препаратов (СМС) показано стимулирование роста Dunaliella tertiolecta, Platymonas sp. (при 1 - 10 мг/л) (Айздайчер и др., 1999).


6.2.2. Воздействие смесевых препаратов на покрытосеменные растения.

6.2.2.1.Порошковые СМС.

В водной среде, водержащей СМС "Кристалл" (0,5 мг/мл), рост проростков огурца риса Oryza sativa (сорт "Кубань-3") подавлялся. Так, через 26 ч. после инкубации в воде УСД проростков составляла 4,5 мм по сравнению с 8,0 в контроле. Через 50,5 ч. инкубации аналогичные величины соответственно 19,7 и 13,3 мм (в выполнении этой работы участвовала Н.Ф.Викторова).

Проростки гречихи Fagopyrum esculentum (сорт Шатиловская-5) были более чувствительными. В среде, содержащей 0,5 мг/мл СМС "Кристалл" УСД проростков снижалось почти в 10 раз. При содержании СМС 0,1 мг/мл (и выше) УСД снижалась более чем на 50% по сравнению с контролем. В присутствии СМС резко снижалась всхожесть семян гречихи (Таб. 6.4 прилож.) (Остроумов, 1991).

Сравнивая этот вывод с результатами опыта на проростках риса и гречихи, можно предположить, что диапазоны негативно действующих концентраций СМС "Кристалл" для эвглен и проростков гречихи близки. Следовательно, при определенных условиях проростки гречихи могут использоваться вместо эвглен при биотестировании загрязненных вод, что представляет интерес ввиду большей простоты и экономичности опытов на проростках.

Вышеприведенные сведения касались порошковых СМС. В последнее время растет применение жидких СМС. Воздействие водных сред, загрязненных ими, на биообъекты, ранее было охарактеризовано совершенно недостаточно. Часть наших опытов были поставлены для восполнения этого пробела в знаниях.


6.2.2.2.Жидкие СМС и ПМС.

ПМС "Вильва" в концентрации 0,125 мг/л уменьшало УСД корней гречихи более, чем на 50 % (Таблицы 6.5 - 6.6 прилож.). ПМС снижало также УСД корней другого тест-объекта - проростков риса (Табл. 6.7-6.10 прилож.). Однако, воздействие ПМС на корни риса было менее выражено, чем на гречиху. Ингибирование УСД при содержании ПМС 0,125 мг/л было менее 50 %. ЕС50 для риса находилась между 0,15 и 0,20 мг/л (при 26°С). Опыты показали, что снижение температуры инкубации влечет падение чувствительности биотеста (таблицы 6.7-6.8 прилож.).

Автор проводил также биотестирование препарата “Каштан” на проростках риса (Табл. 6.11 прилож.) и Cucumis sativus (сорт Неросимый) (Таб. 6.12 прилож.). Этот препарат сильнее ингибировал удлинение проростков риса, чем препарат "Вильва". Подробнее эти опыты изложены в работе (Карцев, Остроумов, Павлова, 1990).

Оценивалась биологическая активность водных сред, содержащих препарат "Каштан", на пистию телорезовидную, или водный латук (Pistia stratiotes). Последний вид водных макрофитов является опасным водным сорняком, который бурно разрастается во многих водоемах и создает проблемы для их водохозяйственнного использования. Вместе с тем, имеются предложения и планы использования этого вида и некоторых других макрофитов для фитомелиорации загрязненных и эвтрофированных водоемов. Поэтому представляет интерес выявление пределов толерантности этого вида к различным загрязняющим веществам.

Опыты показали, что через 10 сут культивирования молодых растений пистии на водной среде, содержащей ПМС "Каштан" (0,06 мл/л), корни гидрофитов были короче, чем в контроле. Кроме того, наблюдалось аномальное развитие боковых отростков корней - на нижнем конце основных вертикальных корней боковые отростки были длиннее, чем в верхней части корней. После 10 сут культивирования на водной среде, содержащей вдвое больше препарата "Каштан" (0,125 мл/л) часть растений погибла. Напротив, при понижении содержания препарата до 0,03 мл/л существенных отличий от контроля не наблюдалось (Табл. 6.13; Остроумов, 1990 а).

Проведенный эксперимент интересен не только тем, что дает новую информацию о биологической активности ПАВ-содержащего препарата и указывает на возможность применения нового метода биотестирования с помощью пистии, но также и тем, что устанавливает интервал концентраций, при которых этот ПАВ-содержащий препарат может проявлять гербицидный эффект против этого сорняка в водных экосистемах. С другой стороны, выявлен диапазон концентраций, которые, по-видимому, могут выдерживаться этим растением в случае использования этого вида для целей фиторемедиации.

Полученные выше результаты (в опытах на проростках) показывают, что использование вод, загрязненных СМС и ПМС выше определенного значения, для полива сельскохозяйственных земель может иметь негативные последствия.

Наряду с автотрофными организмами, для тестирования использовались и гетеротрофные гидробионты.


6.3.Новые результаты изучения воздействия смесевых препаратов на гетеротрофные организмы.

Исследовали воздействие ПАВ-содержащих препаратов на пресноводных и морских моллюсков.

6.3.1.Пресноводные моллюски

Unio tumidus Philipsson, 1788. В опытах использовали 20 животных, из которых 10 подвергали воздействию СМС (вариант A) и 10 других служили в качестве контроля (вариант B). Суммарный сырой вес (с раковинами) 10 моллюсков в варианте А - 205.7 г, в варианте B - 204.0 г.

СМС добавляли за 5 мин перед началом эксперимента. Концентрация СМС, указанная в таблице и упоминаемая в тексте при обсуждении данных (как и во всех других опытах), является начальной концентрацией в момент добавления СМС в сосуд. Одновременно ставили четыре варианта (см. табл. 6.14). В вариантах A и B в сосуды вносили моллюсков. В сосуды вариантов C и D моллюски не помещались, но вносилась такая же суспензия клеток объемом 0.5 л, как в сосуды вариантов A и B. Варианты С и D служили контролем для определения плотности суспензии клеток при полном отсутствии биофильтрации воды (поскольку в эти сосуды моллюски не помещались). В сосуд варианта С вносили СМС в той же концентрации, что и в опыте (вариант A).

Фильтрацию измеряли по снижению оптической плотности среды инкубации вследствие изъятия клеток (S. cerevisiae, любезно предоставлены Н.Н.Колотиловой) из столба воды и соответственно, убыли их концентрации в воде. (Нами неоднократно проводилось сравнение опытов, где в качестве фильтруемой взвеси использовались клетки различных организмов; на основании этих опытов был сделан вывод о возможности использования, в силу методического удобства, клеток S. cerevisiae). Опыты показали, что при начальной концентрации CМС 50 мг/л скорость фильтрации воды Unio tumidus существенно снижалась (табл.6.14 прилож.). Так, после одного часа фильтрации оптическая плотность среды инкубации снизилась в опыте (в присутствиии СМС, вариант А) лишь до 0.534, а в контроле (вариант В) до 0.286. Оптическая плотность в опыте (в присутствии СМС) значительно превышала таковую в контроле и составляла 186.7 % от последней. Вызванное фильтрацией за 60 мин снижение оптической плотности по сравнению с начальным уровнем (0.649 единиц оптической плотности) составило 0.363 единиц в контроле и 0.115 единиц в опыте. Снижение оптической плотности в контроле шло в 3.16 раза быстрее, чем в опыте, где снижение оптической плотности (связанное с изъятием клеток из воды) было заторможено воздействием СМС. В отсутствие моллюсков (варианты C и D), где в силу этого исключалась фильтрация воды, оптическая плотность инкубационной среды была значительно выше, чем в контрольном варианте с моллюсками без СМС (вариант B). Таким образом, при воздействии СМС (50 мг/л) эффективность фильтрации воды моллюсками составила 31.7% от таковой в контроле, то есть ингибирование составляло 68.3 %. Сходные данные были получены также при использовании в качестве суспензии клеток другого штамма S. cerevisiae.

Полученные данные свидетельствуют, что СМС снижает скорость фильтрации воды пресноводными моллюсками и эффективность изъятия ими частиц взвеси. Этот результат согласуется с данными опытов по биотестированию АПАВ, НПАВ и КПАВ, проведенных на моллюсках (главы 3-5), и подтверждает высказанную в главе 5 гипотезу, предсказавшую этот результат.

6.3.2. Морские моллюски.

Опыты с морскими моллюсками проводились с целью выявления возможных биологических эффектов двух больших групп препаратов – порошковых СМС и жидких ПАВ-содержащих препаратов.

6.3.2.1. Порошковые препараты СМС.

Для исследования брали СМС нескольких видов, произведенных различными фирмами-изготовителями (см. главу 2). Установлена способность препарата СМС ЛЭ (синтетическое моющее средство Лотос-Экстра) снижать способность моллюсков осветлять воду (для сравнения приведены результаты тестирования AHC - Avon Herbal Care). Различие между мутностью воды в контроле и опыте регистрировали через 7-9 мин после начала опыта (Табл. 6.15 прилож.). (Детали см. "Пищ. промышленность на рубеже третьего тысячелетия". М. 2000. -С. 248-251).

СМС Лоск-Универсал. Изучали воздействие СМСЛУ (Лоск-Универсал) (20 мг/л) на изменение OD650 суспензии водорослей Pavlova lutheri (Droop) Green (Monochrysis lutheri Droop) в ходе ее фильтрации ювенильными особями Mytilus galloprovincia. В опытах использовали моллюски (мидии) Mytilus galloprovincialis (ювенильные особи, возраст 2 мес, получены в отделе марикультуры ИнБЮМ) и суспензию водорослей Pavlova lutheri (Droop) Green 1975 (Monochrysis lutheri Droop 1953). Инкубацию вели при 27.8С. В ходе фильтрации воды мидии извлекали из воды клетки водорослей, что вело к снижению оптической плотности (OD) суспензии водорослей в сосуде с мидиями. В сосуды вносили 50 мл суспензии водорослей при начальной концентрации клеток около 6  106 клеток/мл. Одновременно измеряли OD в трех вариантах, из которых два служили контролем. В экспериментальный сосуд вносили мидии (0.5 г сырого веса с раковинами, всего около 530 моллюсков), затем добавляли суспензию водорослей и СМСЛУ (20 мг/л). Контроль 1: сосуд содержал мидии, водоросли, без СМС. Контроль 2: сосуд содержал только водоросли, без мидий, без СМС. Измеряли OD при 650 нм (оптический путь 10 мм) на спектрофотометре СФ-26 (ЛОМО).

За период наблюдений (свыше 50 мин) в результате фильтрации воды мидиями OD суспензии в варианте В (без СМС, т.е. нормальная скорость фильтрации) снижалась от 0.168 (начальная оптическая плотность во всех вариантах опыта) до 0.005 (см. таблицу) - при том, что в среде отсутствовал СМСЛУ. За первый период фильтрации (19 мин опыта) в том же самом варианте с моллюсками и без СМСЛУ (контроль 1) OD снижалась до 0.075. При наличии в среде СМСЛУ OD снижалась медленнее - за 20 мин фильтрации лишь до 0.145, что заметно отличалось от контроля. В ходе дальнейшей фильтрации различие между опытом и контролем еще более увеличивалось. За время эксперимента увеличения OD за счет роста водорослей не наблюдалось (см. вариант С, колонку "контроль 2" в таблице).

Таким образом, получены свидетельства заметного ингибирования фильтрации воды при воздействии СМСЛУ, в результате которого различие между OD фильтруемых суспензий водорослей отличалось в контроле 1 и опыте уже через 53 мин в 24.6 раза. Аналогичные данные, свидетельствующие об ингибировании фильтрации, были получены при воздействии СМСЛУ при меньшей концентрации (Табл. 6.17 прилож.).

Итак, в диапазоне концентраций СМСЛУ 7 - 20 мг/л выявлено ингибирование скорости фильтрации воды ювенильными особями M. galloprovincialis.

СМС Tide-Lemon (50 мг/л). В аналогичном опыте показано ингибирование фильтрации воды ювенильными особями M. galloprovincialis при воздействии этим СМС. Вес (сырой, с раковинами) мидий в сосудах составлял: сосуд 3 – 0.10 г; сосуд 4 – 0.09 г; сосуд 5 – 0.11 г; сосуд 6 – 0.11 г. В сосуде 5 количество мидий составило 118 экз., т.е. средний вес одной особи составлял 0.93 мг. В сосудах 1 и 2 мидии отсутствовали, т. к. эти сосуды служили в качестве контроля. Видно, что величина ВЭИ (воздействие на изъятие взвеси) составила около 207 % (измерение после третьего периода фильтрации, через 97-101 мин экспозиции) (Табл. 6.17а прилож.).

СМС IXI Bio-Plus. Воздействие СМС IXI на изменение Mytilus galloprovincialis приводило к заметному ингибированию фильтрации. Величина ингибирования, выраженная как ВЭИ (воздействие на эффективность изъятия взвеси из воды) зависела от концентрации СМС и закономерно снижалась при снижении последней (Табл. 6.18 прилож. и Табл. 6.19 прилож.).

В экспериментах на другом виде моллюсков – устрицах Crassostrea gigas –также показано явственно ингибирующее воздействие СМС.

СМС Дени-Автомат. Этот препарат оказывал очень значительное воздействие на фильтрационную активность устриц. В использованных условиях эксперимента величина ВЭИ превысила 150 % уже через 2 мин экспозиции, а затем превысила 1070 % (различие между контролем и опытом более чем в 10 раз) уже через 10 мин (Табл. 6.20 прилож.). В дальнейшем эффекты достигли еще более впечатляющих величин благодаря почти полному осветлению воды в контроле (где устрицы фильтровали с нормальной скоростью).

СМС Lanza. Этот препарат СМС также ингибировал способность Crassostrea gigas осветлять воду (Табл. 6.21 прилож.). Различие между контролем и опытом, характеризующее ВЭИ (воздействие на эффективность изъятия взвеси), составляло более 150 % на протяжении всего периода измерений.

СМС Весна-Деликат. Этот препарат был взят нами в концентрации, на порядок меньшей, чем в предыдущих опытах – 1 мг/л. Оказалось, что и этой концентрации достаточно, чтобы заметно снижать фильтрационную активность устриц и эффективность изъятия ими взвеси из воды. Величина ВЭИ превысила 170% через 22 мин экспозиции, а затем быстро достигла 200% (Табл. 6.22 прилож.).

Таким образом, все изученные порошковые СМС ощутимо ингибировали фильтрационную активность морских моллюсков. Отметим, что были изучены семь препаратов от различных фирм-производителей, и все они показали способность ингибировать фильтрацию моллюсков (с учетом опытов на пресноводных моллюсках, число препаратов увеличивается до восьми). В течение работы не было ни одного случая, чтобы взятый для испытаний препарат не оказывал ингибирующего воздействия. Подчеркнем, что автор не ставил целью выявить минимальные действующие концентрации, а стремился установить сам эффект наличия ингибирования. В дальнейшем, вероятно, будет выявлен аналогичный эффект при воздействии меньших концентраций СМС. Представляло интерес проверить, оказывают ли подобное воздействие жидкие ПАВ-содержащие препараты (пеномоющие средства, ПМС, и жидкие моющие средства, ЖМС). Учитывая опыт исследования других препаратов, в качестве рабочей гипотезы было принято предположение, что и ЖМС (хотя они могут иметь в своем составе компоненты, отличные от таковых в СМС) способны ингибировать фильтрационную активность моллюсков. Результаты опытов по проверке этой гипотезы приведены в следующем разделе.


6.3.2.2. Жидкие пеномоющие средства (ПМС) - ЖМС.

Исследовано воздействие ПМС Е (производитель – Cussons International Ltd) на два вида моллюсков - M. galloprovincialis (Табл. 6.23 прилож.) и C. gigas (Табл. 6.24 прилож.). Ингибирование активности устриц проявлялось ярче. Величина ВЭИ превысила 200 % через 19 мин экспозиции, 300 % – через 26 мин.

Воздействие ПМС отечественного производителя (препарат "Мила") также изучалось на обоих видах моллюсков, мидиях (Табл. 6.25 прилож.) и устрицах (Табл. 6.26 прилож.). В отличие от предыдущего смесевого препарата, воздействие этого вещества проявлялось на мидиях сильнее, чем на устрицах. Через 30 мин на мидиях величина ВЭИ превысила 230 %, в то время как на устрицах она (через 33 мин) составила лишь 160 %. Однако главным результатом, общим для обоих изученных препаратов и обоих видов гидробионтов, было то, что сравнительно


Таблица 6. 31. Суммирование некоторых новых результатов о воздействии ПАВ-содержащих смесевых препаратов на фильтрационную и трофическую активность моллюсков

Тип препа-рата

Препараты

Организмы

Примеры воздействия -

обычно приведены макс. величины ВЭИ (в скобках конц-я, мг/л)

Порош-ковые

СМС ОМО

Unio tumidus

186.7 (50)

СМС Tide-Lemon

Lymnaea stagnalis

ингибирование трофической активности на 36% (75)

СМС Лоск-Универсал

Mytilus galloprovincialis

2460.0 (20)


СМС Лоск-Универсал

Mytilus galloprovincialis

551.7 (7)

СМС Tide-Lemon

Mytilus galloprovincialis

206.9 (50)

СМС IXI

Mytilus galloprovincialis

276.4 (50)

СМС IXI

Mytilus galloprovincialis

157.8 (10)

СМС Дени-Автомат

Crassostrea gigas

10800.0 (30)

СМС Lanza

Crassostrea gigas

261.7 (20)

СМС Весна-деликат

Crassostrea gigas

200.0 (1)

Жид-

кие

ЖМС Е

Mytilus galloprovincialis

213.9 (2)

ЖМС Е

Crassostrea gigas

305.0 (2)

ЖМС Мила

Mytilus galloprovincialis

234.7 (2)

ЖМС Мила

Crassostrea gigas

160.0 (2)

ЖМС Fairy

Mytilus galloprovincialis

218.8 (2)

ЖМС Fairy

Crassostrea gigas

1790.0 (2)

ЖМС АНС

Mytilus galloprovincialis

114.0 (5)


небольшая концентрация 2 мг/л вызвала вполне заметный и достаточно быстрый ингибирующий эффект на обоих организмах.

Препарат ЖМС третьего производителя, Fairy (Procter&Gamble), также ингибировал фильтрацию обоих видов, причем устрицы оказались особенно чувствительными (Табл. 6.27 прилож. и Табл. 6.28 прилож.). В результате воздействия той же концентрации препарата (2 мг/л) на устриц различие оптических плотностей в контроле и опыте через 27 мин стало более чем 17-кратным (Табл. 6.28 прилож.). Как и раньше, в этих опытах автор ставил целью обнаружить и зафиксировать само существование эффекта ингибирования и не стремился выявить минимальную действующую концентрацию ЖМС. Однако, сама величина эффекта (более чем 17-кратное снижение эффективности изъятия взвеси из воды) наводит на мысль, что и значительно меньшие концентрации ЖМС в дальнейших опытах смогут оказать ингибирующее воздействие на фильтрацию воды.

Четвертый смесевой ПАВ-содержащий препарат из класса жидких препаратов, испытанный нами на морских моллюсках, – АНС (Avon Herbal Care). Этот препарат относится к тем, которые вступают в прямой контакт с поверхностью тела человека и безусловно проходил все необходимые виды санитарно-гигиенической проверки. Однако, это не гарантировало его полной безвредности для гидробионтов. Опыты на мидиях показали, что в концентрации 5 мг/л этот препарат оказывал некоторое ингибирующее воздействие на скорость фильтрации (Табл. 6.29 прилож.). Заметным был эффект и при концентрациях 30 и 60 мг/л (Табл.6.15 прилож.)(отметим, что при его применении для гигиенических целей препарат контактирует с поверхностью человека в неразбавленном виде, т.е. в концентрации более чем на порядок высокой, чем в этих опытах). Испытанные концентрации и более высокая концентрация 100 мг/л не вызывали смертности моллюсков (за 48 ч) (Табл. 6.30 прилож.), т.е. в стандартных тестах по оценке потенциальной токсичности был бы сделан вывод, что препарат не токсичен.

Отметим, что популярность и повсеместность использования препаратов изученного типа таковы, что гарантируют продолжающееся поступление их в водную среду с бытовыми стоками. Вполне обосновано можно прогнозировать, что в дальнейшем их поступление будет продолжаться в не меньшем, а вполне вероятно, и в большем объеме, чем сейчас. Соответственно, степень потенциально опасного антропогенного стресса, вызываемого этими препаратами при воздействии на гидробионты, будет только возрастать - если сохранятся существующие тенденции.

Факт того, что во всех изученных системах с моллюсками было показано негативное воздействие СМС (всех восьми испытанных препаратов) и ЖМС (всех четырех испытанных препаратов) на гидробионты (Табл. 6.31), ставит под сомнение традиционно устоявшееся восприятие этих веществ как экологически безопасных или неприоритетных.


6.3. Оценка биологической активности других препаратов и образцов.

Наряду с изучением СПАВ и СПАВ-содержащих препаратов, мы использовали некоторые из апробированных нами методов для оценки биологической активности других препаратов, в том числе пестицидов и воды из водохранилища в период активного цветения. Водные растворы пестицидов изучали с целью сопоставить их воздействие на организмы с однотипными эффектами, производимыми СПАВ, с тем, чтобы на основе сравнения более объективно оценить степень потенциальной опасности последних.

6.3.1. Пестициды

Среди изученных пестицидов были хлорорганический пестицид лонтрел и динитроортокрезол (ДНОК).

6.3.1.1. Лонтрел

В этих экспериментах в чашки Петри помещали по 10 семян Cucumis sativus и вносили по 10 мл исследуемого раствора или ( в контроле) дистиллированной воды. Эксперимент проводили в темноте при комнатной температуре (Таб. 6.32 прилож.).

Длина проростков после 95 часов инкубации при концентрации 0,02 мг/мл составляла (мм, в скобках доверительный интервал среднего): в контроле 39,26 (1,39); при действии лонтрела 23,60 (2,57). Таким образом, длина проростков по отношению к контролю составляла 60,11%, т.е. ингибирование было около 40 %.

Весьма интересно, что одновременно при тех же условиях проводили опыт по воздействию на проростки СПАВ этония. Оказалось, что этоний при концентрации всего лишь на один порядок выше (0,25 мг/мл) оказывает приблизительно такой же (или, точнее, немного больший) ингибирующий эффект на проростки. Так, длина проростков того же растения после 95 часов инкубации составляла 17,67 (4,01) мм - контроль в данном эксперименте был общим, т. е. длина проростков в контроле была 39,26 мм (см. выше). Длина проростков (в варианте с этонием) по отношению к контролю составила 45,01 %.

Следовательно, биологическая активность данного СПАВ всего лишь на порядок ниже, чем негативное воздействие пестицида (гербицида) лонтрела.

В следующей серии опытов изучали воздействие лонтрела на проростки другого растения - Fagopyrum esculentum (Табл. 6.33 прилож.). Подобно тому, что было получено на проростках огурцов, лонтрел в концентрации 0,02 мг/мл заметно ингибировал рост проростков гречихи: их длина составляла 54 % от контроля через 47 и 38 % через 70 часов после начала опыта.

6.3.1.2. ДНОК

Одним из весьма широко применяемых пестицидов является 2,4-динитро-6-метилфенол, известный также как динитрокрезол (ДНОК), арборол, брюлекс (более 10 различных синонимов). Он применяется как афицид, гербицид, десикант, инсектицид и фунгицид. ЛД50 (для мышей) составляет 40-65 (Шамшурин, Кример, 1976).

Нами изучалось воздействие ДНОК на некоторые тест-объекты, что позволило сравнить действие этого пестицида и ПАВ. По нашим данным, наблюдалось снижение средней длины проростков Sinapis alba L. при воздействии ДНОК в концентрациях от 0,5 до 4 мкг/мл. Например, через 48 часов роста при комнатной температуре средняя длина проростков в контроле составляла 24,4 мм (доверительный интервал 1,85 мм при уровне значимости 0,05). При концентрации ДНОК 1 мкг/мл средняя длина проростков составляла 16,9 мм (доверительный интервал 1,16 мм). При повышении концентрации ДНОК до 4 мкг/мл степень ингибирования проростков закономерно нарастала - см. Табл. 6.34 приложения. Вопросы количественного сопоставления результатов биотестирования различных веществ на одном объекте рассмотрены нами в работах (Остроумов, 1991 а, б).

Полученные в этих опытах результаты показывают, что в условиях экспериментов пестициды оказывали более выраженное негативное воздействие на использованные тест-объекты, чем СПАВ. При этом представляют особый интерес количественные различия между действием пестицидов и СПАВ. Различие в биологической активности (БА) представителей двух классов ксенобиотиков было приблизительно на порядок (СПАВ действовали на порядок слабее, чем пестициды). Это различие необходимо связать с тем фактом, что масштабы поступления СПАВ в экосистемы, в том числе водные, превышают таковые пестицидов в среднем более чем на порядок. Следовательно, суммарный экологический риск (включающий произведение БА на количество или объем поступающих в экосистему веществ данного класса) СПАВ может не уступать, а в некоторых случаях, вероятно, превышать таковой, создаваемый загрязнением экосистем пестицидами.

6.3.2. Вода из водохранилища.

Представляло интерес выяснить, могут ли некоторые из отработанных нами тест-систем служить для характеристики биологической активности вод из природных экосистем.

Тест с Cucumis sativus позволил выявить некоторую биологическую активность фильтрата воды из водохранилища в период активного цветения (Табл. 6.35 прилож.). Средняя длина корней проростков через 173 ч после начала опытов составила 77% от средней длины корней контрольных проростков. Хотя эффект не очень был выражен, статистически он оказался вполне значим (различие средних по Стьюденту, Р=95 %). Результаты этого эксперимента, проведенного автором на Можайском водохранилище, мы опубликовали в работе (Карцев и др., 1990). Доминирующим видом в этот период был Aphanizomenon flos-aquae.

Результаты данного опыта интересно сопоставить с опытом Л. А. Сиренко, в котором было обнаружено, что экстракты летучих выделений сине-зеленых водорослей (цианобактерий) Microcystis aeruginosa (отгон с водяным паром) ингибировали прорастание семян редиса (Сиренко, 1972). Ингибирующее действие проявляли экстракты, полученные из свежесобранных жизнеспособных колоний микроцистиса, и водорослевая масса в состоянии брожения. Небольшой ингибирующий эффект (83-92 % от контроля) показала свежесобранная агрегированная в комках масса микроцистиса в процессе старения. Весьма интересно, что летучие компоненты эфирных масел афанизоменона Аphanizomenon flos-aquae сходным образом ингибировали проростки семян редиса (Сиренко, 1972).

6.4. Некоторые заключительные замечания.

Результаты наших опытов показали приложимость отработанных вариантов методов оценки биологической активности (БА) не только для изучения экологической опасности индивидуальных СПАВ, но и для других препаратов, включая СПАВ-содержащие смесевые препараты и пестициды. Показана также применимость этих методов и для характеристики природных вод некоторых типов экосистем. Показано, что в случае некоторых конкретных СПАВ и пестицидов биологическая активность СПАВ лишь на порядок уступает БА пестицидов, что указывает на определенный экологический риск, который могут создавать СПАВ при массированном поступлении в экосистемы.

Необходимо отметить еще одну сторону потенциальной экологической опасности, создаваемой поступлением в водоемы таких препаратов, как СМС и ПМС. Данные, полученные нами при изучении действия СПАВ на некоторые биофильтраторы (см. о действии АПАВ и НПАВ - главы 3 и 4, соответственно), заставляют считать те смеси химических веществ, которые могут содержаться в СМС, экологически весьма опасными - думается, что если бы кто-то пытался изобрести способ исподволь нарушить водные экосистемы руками человека, он не мог бы придумать более тонкого инструмента. В самом деле, эти СМС содержат СПАВ, которые, как показано на других примерах (главы 3 и 4) могут нарушать работу биофильтраторов (это показано в модельных экспериментах на нескольких видах пресноводных и морских моллюсков, а также на коловратках; в сочетании с анализом литературных данных – см. главу 7 и наши работы [Остроумов и др., 1997, 1998] наши результаты заставляют задуматься о возможности подобных воздействий СПАВ на более широкий класс организмов-фильтраторов). Ингибирование фильтрации и уменьшение изъятия фитопланктона из водной среды может способствовать дисбалансу факторов, регулирующих численность фитопланктона и развитию аномально высоких концентраций клеток фитопланктона. СМС в небольших концентрациях не ингибирует развитие фитопланктона (Брагинский и др., 1987; также наши данные о действии СМС на эвглен). В дополнение к этому, многие виды тех же СМС содержат растворимые соединения фосфора (см главу 2), в том числе нередко 30 - 40 % фосфатов натрия (Bock, Stache, 1982, c. 173) или других фосфор-содержащих соединений, что способствует улучшению условий роста фитопланктона и сдвигу упомянутого дисбаланса в сторону повышенного развития водорослей. Во многих водоемах наблюдали эвтрофикацию в результате поступления со стоками фосфор-содержащих детергентов (см., например, Godfrey, 1982).

Дополнительные свидетельства важности и необходимости нормального функционирования организмов-фильтраторов и катализируемого ими потока органического С на дно водоема представляют следующие цифры. По оценкам, среднее поступление Р в сточную воду составляет около 2 г Р/сутки на одного жителя. Для окисления органического вещества, поступающего в водоем от одного жителя, требуется около 80 г кислорода (по оценкам Д. Ульмана, см. Францев, 1972). Эту величину значительно превышает дополнительное количество кислорода (320 г), которое требуется для окисления органических веществ водорослей, вырастающих в водоеме благодаря поступлению 2 г Р (Францев, 1972). Следовательно, нарушение нормальной фильтрации воды и изъятия водорослей и избыточного органического вещества из столба воды становится особенно опасным в условиях комплексного загрязнения, включающего поступление в водоем избыточного Р.

При определенных условиях добавление СМС в среду роста может стимулировать рост культур цианобактерий и зеленых водорослей (Колотилова, Остроумов, 2000; Остроумов, Колотилова, 2000; аналогичные результаты независимо получены на морской воде – Айздайчер и др., 1999), что может способствовать дисбалансу во взаимодействии организмов соседних трофических уровней в экосистеме

Интересно, что повышенное поступление биогенов с берегов Озернинского водохранилища (Московская область), занятых сельскохозяйственными угодьями, сопровождалось снижением биомассы бентоса на 60%, его продукции на 30%, разнообразия фильтраторов до нулевого значения (Соловьева, Пастухова, 1981). В последней работе наблюдали, что разнообразие фильтраторов снизилось в наибольшей степени по сравнению с другими группами бентоса - глотателей и хищников.

Суммирование результатов изучения воздействия ПАВ-содержащих препаратов на организмы подтверждает те закономерности, которые были установлены выше для конкретных классов СПАВ (Табл. 6.36). Роль поступления биогенов при загрязнении водоемов давно находится в центре внимания при анализе эвтрофикации, но наши новые данные позволяют увидеть еще одну сторону экологической опасности, порождаемой загрязнением веществами типа СМС, содержащими и биогены, и СПАВ.

С использованием в качестве биотеста сосудистых растений накоплена информация о биологических эффектах различных веществ, которые представляют различные классы СПАВ (см. выше, а также: Остроумов, 1991а,б; Остроумов, Хорошилов, 1992; Остроумов, Семыкина, 1993). Суммируя изложенное выше в главах 3-5 и результаты, освещенные в данной главе, можно констатировать, что по нарастанию степени ингибирующего действия на F. esculentum, СПАВ расположены в следующий ряд: полимерный ПАВ СГМА (сополимер гексена и малеинового альдегида) < АПАВ додецилсульфат натрия; пеномоющее средство (ПМС “Вильва”) < НПАВ Тритон Х100 < КПАВ ТДТМА.

Выявление новых фактов и закономерностей, изложенных в главах 3-6, делают целесообразным их обобщенный анализ в плоскости потенциальной экологической опасности, создаваемой загрязнением водоемов для гидробионтов. Этому посвящена следующая глава 7.

Таблица 6.36. Чувствительность различных организмов к СМС и другим смесевым препаратам, содержащим ПАВ (чувствительность при ингибировании: Н- низкая, У-умеренная, В- высокая; С- стимуляция)

Организмы

Чувстви-

тельность

Ссылки/комментарии

Euglena sp.


Н

Остроумов, Вастернак, 1991; Вастернак и Остроумов, 1990; Остроумов и др., 1998

Фитопланктон

Н, У

Брагинский и др., 1983, 1987; и др.

Synechocystis sp. PCC 6803; Scenedesmus quadricauda; Synechococcus elongatus

Н; С


Колотилова, Остроумов, 2000; Остроумов, Колотилова, 2000

Морской фитопланктон

С, Н

СМС стимулировали рост микроводорослей (Айздайчер и др., 1999)

Проростки Fagopyrum esculentum, Oryza sativa, Cucumis sativus и др.


Н, У

Сравнительно низкая чувствительность делает возможным использование этих организмов для фиторемедиации (Остроумов, 2000г )

Lymnaea stagnalis

У (пред-варит. оценка)

Снижение трофической активности может вносить изменения в экосистему (Остроумов, 2000а)

Моллюски (пресноводн.)

Unio sp.

У, В

Существует опасность нарушения фильтрационной активности и снижения изъятия взвесей из воды (Остроумов 2000 б,в,г)

Моллюски (морск.)

Mytilus galloprovincialis

В

Сравнительно высокая чувствительность создает опасность нарушения фильтрационной активности и снижения изъятия взвесей из воды (Остроумов 2000 б,в,г)

Моллюски (морск.)

Crassostrea gigas

В

Сравнительно высокая чувствительность создает опасность нарушения фильтрационной активности (новые результаты)



Автор пользуется случаем выразить благодарность бывшим студентам И.А. Павловой, В.С. Хорошилову, а также Н.Ф.Викторовой за участие в некоторых экспериментах. Воздействие жидкого пеномоющего средства (ПМС) "Вильва" на растения было изучено нами совместно со студентом кафедры гидробиологии В.С. Хорошиловым. Благодарю Н.Н.Колотилову за помощь.







Скачать 351,95 Kb.
оставить комментарий
var/www/pars docs/tw refs/327/326745/326745.doc
Дата05.11.2011
Размер351,95 Kb.
ТипДокументы, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

отлично
  4
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

наверх