Размещено на http://www.allbest.ru/

10

Размещено на http://www.allbest.ru/

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

Экологическая оценка качества питьевой воды из реки Омь до и после водоподготовки в серии биотестов на токсичность и мутагенность

03.02.08 - экология

кандидата биологических наук

Александрова Татьяна Витальевна

Омск, 2010

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)»

Научный руководитель: кандидат химических наук, доцент Сизиков А.М.

Официальные оппоненты:

доктор сельскохозяйственных наук Поползухина Нина Алексеевна

кандидат сельскохозяйственных наук Кубрина Людмила Васильевна

Ведущая организация: ГОУ ВПО «Ишимский государственный педагогический институт им. П.П. Ершова»

Положения, выносимые на защиту:

1. Вода из реки Омь до и после водоподготовки изменяет митотический режим клеток меристемы растительного тест-объекта и костного мозга мышей, а также способна ингибировать ростовые процессы семян пшеницы.

2. Вода из реки Омь до и после водоподготовки обладает способностью вызывать летальный эффект, на основании которого регистрируются генные мутации, у тест-объекта Dr. Melanogaster.

3. Основные действующие агенты воды из реки Омь - соли железа, алюминия и гуминовые соединения - вносят основной вклад в общую токсичность и мутагенность воды реки Омь как до, так и после водоподготовки.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы были доложены и обсуждены на VII Всероссийской научно-практической конференции по проблемам непрерывного образования в области безопасности жизнедеятельности (Санкт-Петербург, 2003), IX Международной научно-практической конференции по проблемам непрерывного образования в области безопасности жизнедеятельности (Санкт-Петербург, 2005), II Международной научно-практической конференции, посвященной эколого-экономической эффективности природопользования на современном этапе развития Западно-сибирского региона (Омск, 2008), 62-ой и 63-ей научно-технической конференции СибАДИ (Омск, 2008 и 2009 гг.), VIII российско-монгольской научной конференции молодых ученых и студентов (Бийск, 2009), IV Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (Омск, 2009), Региональной научно-практической конференции, посвященной 60-летию со дня рождения А.А. Кожухаря, исследователя-географа, ученого и педагога (Омск, 2009), Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 200-летию со дня рождения Ч. Дарвина (Омск, 2009), V Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Развитие дорожно-транспортного комплекса и строительной инфраструктуры на основе рационального природопользования» (Омск, 2010).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 печатных работ, одна из которых в журнале, рекомендованном ВАК.

Структура и объем работы. Работа изложена на 125 машинописных страницах, состоит из введения, обзора литературы (гл. 1), описания материалов и методов (гл. 2), результатов исследования с обсуждением (гл. 3), заключения, практических рекомендаций, приложений, выводов и списка литературы, который включает 104 источника, из которых 21 зарубежный. Работа иллюстрирована 6 рисунками и 15 таблицами.

Основное содержание диссертации

Во Введении дается обоснование актуальности работы, формулируются задачи исследования, мотивируется выбор объектов и методов исследования.

Первая глава содержит систематический обзор литературных данных, в основное внимание уделяется характеристике естественных источников пресной воды, способам их водоподготовки, оценки в биотестах и уже зарегистрированному генотоксическому эффекту водных проб естественных источников пресной воды на территории России и некоторых стран СНГ. Обзор литературы завершается постановкой задачи, в которой определена проблематика работы.

Вторая глава посвящена материалам и методам эксперимента на всех его этапах. На первом этапе исследования был организован эксперимент по оценке токсического и цитогенетического эффекта водных проб из реки Омь до и после водоподготовки в серии первичного скрининга на растительной клетке. Токсичность определяли по показателям энергии прорастания и всхожести семян тест-объекта мягкая яровая пшеница (Triticum aestivum L.) сорта Омская 28. Эксперимент осуществлялся в 4-х кратной повторности, по 100 семян на повторность. Для визуального изучения митотических хромосом использовались клетки апикальной меристемы центральных корешков пшеницы. Непосредственно перед микроскопированием готовились давленные препараты и проводился анализ хромосомных аберраций, каждом опытном и контрольном вариантах изучалось по 1000 клеток, находящихся на стадии ана- и телофазы митоза.. Учитывались следующие разновидности патологии митоза, связанные с повреждением хромосом: фрагментация, хромосомные мосты, отставание при расхождении к полюсам, а также сочетанная патология [2].

На втором этапе исследования цитогенетического эффекта проб воды из реки Омь до и после водоподготовки проводился эксперимент на лабораторной линии мышей C₅₇BL/6 с целью анализа хромосомных аберраций в клетках костного мозга бедренных костей. В лаборатории содержались родительские пары мышей, после адаптации помещавшиеся в одну клетку, от которых было получено потомство, включавшееся в эксперимент в возрасте одного месяца в количестве трех особей на вариант, в каждом варианте просматривалось 1000 клеток, находящихся в стадии ана- и телофазы [1].

На третьем этапе проводилось исследование проб воды из реки Омь до и после водоподготовки, взятых в июле 2009 года через оценку рецессивных мутаций на тест-объекте Dr. Melanogaster, для чего трех-пяти суточных самцов и самок линии дикого типа помещали в пробирки с питательной средой и изучаемым раствором, а затем гибридов анализирующего скрещивания пересаживали в пробирки с чистой питательной средой в количестве не менее 100 пробирок на один вариант и проводили анализ второго поколения с учетом красноглазых самцов, количество, отсутствие являлось показателем летальности [4].

В третьей главе содержатся результаты исследования и их обсуждение. Прежде всего было проведено тщательное изучение химического состава воды из реки Омь, представленного результатами анализа воды в аттестованной лаборатории ОАО «Кормиловский Водоканал» за период март 2008 года - февраль 2009 года - то есть в течение 12 месяцев (табл. 1).

Особое внимание уделялось тем показателям, уровень которых ежегодно выходит за рамки предельно допустимого - содержанию соединений железа, окисляемости, цветности и мутности, а также солям алюминия, до водоподготовки не превышающих ПДК, но накапливающихся в больших количествах вследствие проведения процедур водоочистки.

Самый высокий уровень общего железа был зафиксирован в июле месяце и достигал 3,66 мг/л, что в 10 с лишним раз выше максимально допустимой концентрации. Проведение водоподготовки снижало содержание железа в воде более чем в 2 раза - 1,61 мг/л. В другие летние месяцы содержание железа в речной воде снижалось приблизительно в 2 раза, но и эти уровни значительно выше предельно допустимого. Также достаточно много общего железа было обнаружено в пробах воды зимних месяцев.

Максимальные цветность, мутность и окисляемость так же, как и общее железо, были зафиксированы в летний период в воде, не проходившей водоподготовку. В июле месяце цветность составляла 400^о, что больше нормы в 20 раз, мутность - 14,9 мг/л, и этот показатель превышает предельно допустимый почти в 10 раз. В свою очередь, самый высокий уровень окисляемости был зарегистрирован в июне - 26,4 мг/л, но и июльский показатель (22,4 мг/л до- и 23,2 мг/л после водоподготовки) находился далеко за пределами предельно допустимого, превышая максимально возможный уровень более, чем 4 раза.

Соли алюминия в воде из реки Омь содержатся в очень незначительных количествах, и в течение большей части исследованного

Таблица 1. Физико-химический анализ воды из р. Омь до и после водоподготовки

Примечание: ДВ - до водоподготовки, ПВ - после водоподготовки.

периода их содержание находилось в пределах допустимого значения в 0,2 мг/л, но в результате проведения коагуляции в питьевой воде отмечается значительно большее содержание солей алюминия. Наибольшее содержание алюминия (0,50 мг/л) было зарегистрировано в мае в воде, прошедшей водоподготовку, и превышало ПДК в 2,5 раза, кроме того, количество остаточного алюминия в воде выходило за рамки допустимого еще в целый ряд месяцев - это июнь, июль, август и январь.

По результатам анализа химического состава воды из реки Омь до и после водоподготовки в каждый из 12 месяцев (2005-2009 гг.) наиболее неблагоприятным был признан летний период, в частности, июль месяц. Поэтому было принято решение провести ежемесячный первичный скрининг на растительной клетке, чтобы выявить период, в который вода из реки Омь проявляет наибольший уровень токсической и мутагенной активности по сравнению с контролем, и на основе этого смоделировать дальнейшее изучение в более сложных биотестах.

Кроме того, было решено проанализировать все агенты, предположительно влияющие на снижение качества воды, в отдельности, в серии первичного скрининга на растительной клетке.

Анализ токсической и мутагенной активности водных проб из реки Омь в серии первичного скрининга на растительной клетке. При сравнении токсического эффекта водных проб с контрольным вариантом (94,0 % и энергия прорастания, и всхожесть) было установлено (рис. 1), что наименьшие энергия прорастания и всхожесть зарегистрированы в варианте водная проба июля до водоподготовки (74,0 %; 77,0 %, соответственно). Водные пробы июля после водоподготовки также показывают высокий уровень токсичности - 77,0 % всхожесть и 80,0 % энергия прорастания (p < 0,001). Достоверно не отличима от данного показателя и степень токсичности, отмеченная в водных пробах августа до (77,0 % и 81,0 %) и после водоподготовки (75,0 % и 78,0 %).

Наибольшая энергия прорастания и всхожесть, достоверно не отличимая от контроля, зарегистрирована в варианте водная проба апреля до водоподготовки (93,0 %; 96,0 %, соответственно). На том же, не отличимом от контрольного варианта, уровне достоверности находятся мартовская проба воды из реки Омь, не проходившая процедур водоочистки (93,0 % и 95,0 %) и апрельская проба после водоподготовки (92,0 % - энергия прорастания; 94,0 % - всхожесть).

В данной работе это объяснено, прежде всего, ежемесячным колебанием содержания соединений железа (от 0,22 мг/л до 3,66 мг/л) и алюминия (от 0,02 мг/л до 0,5 мг/л). Необходимо учитывать также то, что оба эти агента могут действовать еще и комплексно, взаимодействуя друг с другом и воздействуя на живые объекты. Так, например, в июле в воде из реки Омь до водоподготовки было обнаружено 3,66 мг/л железа и 0,10 мг/л остаточного алюминия, а в апреле резко уменьшается в шесть и пять раз, соответственно. Кроме того, на качество воды должно оказывать влияние и содержание в ней гуминовых соединений, количество которых обуславливает увеличение таких показателей как цветность мутность и окисляемость в июле (400,0 - цветность, 14,50 - мутность, 22,4 - окисляемость), и их снижение в апреле, марте и октябре в 3-10 раз.

Рис. 1 Влияние воды из реки Омь на энергию прорастания и всхожесть зерен пшеницы в сравнении с контролем, %

ДВ - до водоподготовки; ПВ - после водоподготовки

В ходе исследования мутагенного эффекта (рис. 2) был зарегистрирован невысокий уровень естественного мутирования: контроль - 0,60 ‰ в анафазе, 0,05 ‰ в телофазе, всего 0,65 ‰, который во всех опытных вариантах повышался более чем в 6 раз в анафазу, и более чем в 50 раз в телофазу.

Максимальный уровень мутирования, как в ана-, так и телофазу, был зарегистрирован в варианте водная проба июля до водоподготовки: 6,90 ‰ и 3,76 ‰ соответственно, и он немного понижался после проведения водоподготовки. Проба воды из реки Омь до водоподготовки, взятая в июне, также показала достоверно не отличимое от июльского варианта количество патологических анафаз, но в телофазу хромосомных аберраций было зарегистрировано значительно меньше.

Минимальный уровень мутирования был отмечен в варианте водная проба ноября после водоподготовки - 3,79 ‰ в ана- и 2,00 ‰ в телофазу . Достоверно не отличимы от этого и показатели варианта водная проба апреля и октября до водоподготовки, а по количеству патологических анафаз такой же уровень мутагенной активности был зарегистрирован в пробе октября месяца, прошедшей водоподготовку.

Подобная закономерность тоже является следствием ежемесячного колебания содержания соединений железа, алюминия, а также цветности и окисляемости, обусловленных наличием в воде гуминовых соединений.

Рис. 2 Митотический режим клеток корневой меристемы пшеницы после воздействия воды из реки Омь в сравнении с контролем, ‰

ДВ - до водоподготовки; ПВ - после водоподготовки

В спектре патологий достоверное увеличение частоты хромосомных аберраций в анафазу наблюдалось во всех вариантах, по сравнению с контрольным, и было связано с такими повреждениями хромосом, как множественные фрагменты, максимальное количество которых было отмечено в варианте водная проба июля до водоподготовки (3,30 ‰), минимальное - в пробе апреля до водоподготовки (1,22 ‰), и сочетанная патология, максимальная в пробах июня и июля, как до (3,71 ‰ и 3,60 ‰ соответственно), так и после (3,69 ‰ и 3,66 ‰ соответственно) водоподготовки.

Патологические телофазы были представлены такими частями спектра, как одиночные и множественные фрагменты, отстающие хромосомы и сочетанная патология (отличия от контроля достоверны), и мосты (отличия недостоверны). Максимальное количество одиночных фрагментов вновь было отмечено в июльской пробе воды, не проходившей очистку, и составляло 1,01 ‰, минимальное в пробе апреля до водоподготовки - 0,38 ‰. Наименьшая частота множественных фрагментов свойственна для воды марта месяца до водоподготовки (0,50 ‰), но после прохождения процедур водоочистки проба воды этого месяца показывает наивысший уровень встречаемости данной патологии. Минимальный уровень отстающих хромосом, однако, зафиксирован в вариантах водная проба ноября и февраля после водоподготовки. Наибольшая частота встречаемости сочетанной патологии характерна для водной пробы июля до водоподготовки (0,94 ‰), а наименьший - для проб апреля и ноября после водоподготовки (0,51 ‰ для обоих месяцев).

Несмотря на то, что в контрольном варианте были зарегистрированы множественные мосты (и в ана- и в телофазу), в опытных вариантах такая патология не фиксировалась. Такая закономерность, на наш взгляд, связана с тем, что основные действующие агенты - железо, алюминий и гуминовые соединения - вызывают повреждение не одной хромосомы, что характерно для контрольного варианта, а нескольких одновременно.

В ходе первичного скрининга, в котором тест-объектом выступала растительная клетка пшеницы, было установлен достоверный эффект токсичности (за исключением апрельской, октябрьской пробы воды из реки Омь до и после водоподготовки, а также майской пробы после водоподготовки) и мутагенности, максимальный в июле месяце, что позволило перейти к следующим этапам исследования.

Анализ хромосомных аберраций на лабораторной линии мышей, индуцированных водой из реки Омь. В июле 2009 года были получены новые данные физико-химического анализа данной пробы, которые показали схожую с июлем 2008 года закономерность, что позволило считать исследования проб целесообразными.

В ходе изучения способности воды из реки Омь индуцировать хромосомные аберрации в клетках костного мозга бедренных костей лабораторной линии мышей C₅₇BL/6 в вариантах вода из реки Омь до и после водоподготовки зарегистрировано примерно одинаковое увеличение числа патологических

Рис. 3 Митотический режим клеток костного мозга мышей после воздействия воды из реки Омь в сравнении с контролем, ‰

митозов - в 3 раза в анафазу и в 3,5 раза в телофазу, то есть между опытными вариантами достоверных различий зафиксировано не было.

При рассмотрении спектра патологий увеличение частоты хромосомных аберраций в анафазу было отмечено в обоих вариантах, по сравнению с контрольным и, в основном, было связано с таким типом хромосомных аберраций, как множественные фрагменты, количество которых возросло более чем в 4 раза. Также достоверно возросла и частота встречаемости такого типа нарушения митоза, как сочетанная патология. Количество зафиксированных одиночных фрагментов было достоверно меньше, чем в контрольном варианте, что, вероятнее всего, связано со способностью комплекса основных действующих агентов, содержащихся в воде из реки Омь, вызывать повреждения большого числа хромосом одновременно.

Аберрантные телофазы были представлены такими частями спектра, как одиночные и множественные фрагменты и сочетанная патология. Доля патологических телофаз с фрагментами в опытных вариантах увеличилась в 3,6 раза при изучении речной воды и в 4 раза при изучении воды, прошедшей процедуры очистки.

Таким образом, в ходе регистрации хромосомных аберраций на тест-объекте лабораторная линия мышей C₅₇BL/6 было установлено, что вода из реки Омь способна вызывать достоверный, по сравнению с контролем, рост числа патологий митоза клеток костного мозга млекопитающих, которое не уменьшается при проведении водоподготовки.

Полученные в ходе эксперимента данные о способности воды из реки Оми как до, так после проведения водоподготовки, индуцировать изменения структуры хромосом в клетках животного организма позволили приступить к следующему этапу исследования - анализу генных мутаций на тест-объекте Dr. Melanogaster.

Анализ рецессивных мутаций на Drosophila Melanogaster, индуцированных водой из реки Омь. В ходе оценки рецессивных мутаций на тест-объекте Dr. Melanogaster было выявлено снижение количества красноглазых самцов до 48,90 % в варианте вода из реки Омь до водоподготовки, и до 44,30 % после водоподготовки по сравнению с контролем (64,41 %).

Показатель летальности в контрольном варианте был равен нулю и достоверно возрастал до 4,0 % в варианте вода из реки Омь до водоподготовки, и до 7,0 % в варианте вода из реки Омь после водоподготовки - эти проценты соответствуют доле Х-хромосом, несущих летальную мутацию.

Анализ способности воды из реки Омь вызывать рецессивные летальные мутации у самцов Dr. Melanogaster показал, что при изучении речной воды число индуцированных рецессивных леталей выше зафиксированного в контрольном варианте, показатель возрастает в 2,3 раза после проведения стандартных процедур водоподготовки.

Рост показателя летальности в варианте вода из реки Омь после проведения водоподготовки позволяет сделать вывод, что снижение количества железа в воде р. Омь не приводит к уменьшению числа вызываемых ею генных мутаций, а следовательно, к ожидаемому улучшению качества воды. В то же время, возросшее содержание соединений алюминия в пробе и небольшое увеличение показателя окисляемости, вероятно, являются одними из основных причин усиления ее способности вызывать генные мутации.

Сравнение результатов эксперимента с данными, полученными в исследованиях по изучению способности воды из реки Омь индуцировать патологии митоза, позволило прийти к заключению, что пробы воды из реки Омь, прошедшие процедуры водоподготовки, вызывают большее количество генных мутаций, чем пробы речной воды. В то же время, по способности индуцировать структурные изменения хромосом и патологию митотического аппарата клеток опытные варианты достоверно не отличались, находясь на одном уровне значимости, что, вероятно, объясняется способностью тех или иных агентов обуславливать определенный тип мутаций.

В связи с этим, нами было решено проанализировать действующие агенты (соли железа, алюминия и гуминовые соединения), предположительно влияющие на снижение качества воды, в отдельности, в серии первичного скрининга на растительной клетке.

Анализ токсической и мутагенной активности основных загрязнителей водных проб из реки Омь в серии первичного скрининга на растительной клетке. Исследование основных загрязнителей воды из реки Омь - гуминовых соединений, железа и алюминия - проводилось с помощью методов первичного скрининга на тест-объекте мягкая яровая пшеница. Генотоксический анализ растворов гумата натрия в воде проводился в мае-июне 2009 по трем вариантам обуславливаемой им цветности: приравненной к реальной, свойственной воде из реки Омь, для чего потребовалось 0,4 мл раствора гумата натрия на 100 мл дистиллированной воды), а также меньшее и большее содержание раствора на 0,2 мл. Эксперимент осуществлялся в сравнении с контролем, в качестве которого выступала дистиллированная вода. Тест-объектом являлись семена пшеницы сорта Омская 28.

При сравнении токсического эффекта растворов гумата натрия в воде с контролем, имевшим энергию прорастания на уровне 89,0%, а всхожесть на уровне 90,0 %, не было выявлено достоверных различий между вариантами, что позволяет считать данное вещество нетоксичным.

В ходе исследования мутагенного эффекта был зарегистрирован невысокий уровень естественного мутирования, который во всех опытных вариантах повышался более чем в четыре раза в анафазу, и более чем в пять раз в телофазу.

Максимальный уровень мутирования, как в ана-, так и телофазу, был зарегистрирован в варианте раствор гумата натрия (0,6:100):, минимальный - в варианте раствор гумата натрия (0,2:100).

Таким образом, эксперимент показал, что растворы гумата натрия в воде вызывают достоверное изменение генетической информации, превышающее контрольные показатели в 4,3-4,9 раз, частично обуславливающее общую мутагенность воды из реки Омь.

В марте 2010 года было организовано изучение генотоксических свойств соли железа (сульфат железа(III)) следующих концентраций: приближенной к ПДК для пунктов водопользования (0,3 мг/л), а также в 10 и 100 раз ее превышающих.

В тесте на токсичность железа в серии методик первичного скрининга было выявлено его ингибирующее влияние на рост и развитие растительного тест-объекта в фазу прорастания. Анализ полученных в эксперименте данных показал, что изучаемые концентрации железа оказывают выраженное отрицательное воздействие на жизнеспособность растений.

Так, концентрация солей железа (III) равная ПДК вызвала снижение показателей энергии прорастания в 1,3 раза и всхожести в 1,1 раз. Дальнейшее повышение концентрации металла привело к подавлению ростовых процессов. Тесты первичного скрининга по оценке мутагенного действия сульфата железа (III) включали регистрацию хромосомных аберраций в клетках апикальной меристемы пшеницы в ана- и телофазу митоза.

Вариант ПДКх100 на данном этапе исследования не изучался, из-за того, что соль железа в этой концентрации практически полностью ингибирует ростовые процессы на первых стадиях прорастания семян, собрать материал для регистрации хромосомных аберраций не представилось возможным.

Данные эксперимента показали, что сульфат железа(III) в концентрации, приближенной к предельно допустимой, не проявляет отличимого от контроля мутагенного влияния ни в ана- ни в телофазу. В свою очередь, увеличение концентрации изучаемого вещества в десять раз привело к тому, что проявляемый им мутагенный эффект возрос в 4 раза в анафазу в 3,5 раза в телофазу.

Таким образом, изучение токсического и мутагенного действия сульфата железа (III) в тестах первичного скрининга позволило сделать вывод, что данное соединение способно вносить вклад в общие генотоксически неблагоприятные свойства воды из реки Омь, благодаря достоверной способности индуцировать хромосомные аберрации и ингибировать энергию прорастания и всхожесть семян пшеницы.

Исследования по оценке токсического и цитогенетического эффекта загрязнителей воды из реки Омь - соединений алюминия (Al₂(SO₄)₃ в концентрации приближенной к ПДК для пунктов водопользования, а также в 10 и 100 раз ее превышающих) проводились в серии первичного скрининга на растительной клетке. Тесты на токсичность выявили, что так же как и соль железа, сульфат алюминия не вызвал достоверного снижения показателей энергии прорастания и всхожести при концентрации приближенной к ПДК, но при ее увеличении в 10 раз, оба показателя снижались в 1,2 раза, а при концентрации в 100 ПДК энергия прорастания составляла всего 66,5 %, что меньше контроля в 1,5 раза, а всхожесть - 67,5 %, в 1,3 раза меньше показателей дистиллированной воды.

При анализе хромосомных аберраций была выявлена аналогичная закономерность. Повышение концентрации в 10 и 100 раз привело к возрастанию проявляемого раствором мутагенного эффекта соответственно в 2,3 (3,14‰) и 3,6 (4,90‰) раз за счет роста частоты встречаемости хромосомных перестроек как ана-, так в телофазу митоза. Полученные в ходе эксперимента данные однозначно свидетельствуют о способности сульфата алюминия в концентрации, превышающей ПДК в десять и более раз, вызывать снижение интенсивности ростовых процессов семян пшеницы в тестах на токсичность, а также индуцировать патологии митоза в тестах на мутагенность, однако, стоит отметить, что соединения алюминия в таких количествах в воде из реки Омь не содержатся, и это говорит о том, что данное вещество не может являться основным действующим агентом, и лишь в комплексе с другими веществами способно оказывать генетически неблагоприятное воздействие на живую систему.

Выводы

1. Тесты первичного скрининга показали, что вода из реки Омь до водоподготовки обладает достоверным (p < 0,05; p < 0,01; p < 0,001) токсическим эффектом, зафиксированным в течение всего года (за исключением марта и апреля месяцев), который незначительно снижается после проведения стандартных процедур водоподготовки.

2. Цитогенетический анализ на растительном тест-объекте показал, что вода из реки Омь до водоподготовки обладает выраженным, зафиксированным в каждый месяц года, мутагенным эффектом, достоверно (p < 0,001) превышающим контрольные показатели в 9-16 раз, и связанным, чаще всего, с повреждением не одной, а нескольких хромосом одновременно, и этот уровень не снижается с проведением водоподготовки.

3. В результате проведения серии первичного скрининга было выявлено, что наибольшая степень токсичности и мутагенности водных проб из реки Омь, отмечается в летний период и достигает максимума в июле месяце.

4. В ходе регистрации хромосомных аберраций на тест-объекте лабораторная линия мышей C₅₇BL/6 было установлено, что вода из реки Омь способна вызывать достоверный (p < 0,001) по сравнению с контролем, рост числа патологий митоза клеток костного мозга млекопитающих, которое не уменьшается при проведении водоподготовки.

5. В результате анализа способности воды из реки Омь индуцировать генные мутации на тест-объекте Dr. Melanogaster при учете показателя летальности было установлено, что речная вода обладает достоверной (р<0,001) способностью вызывать рецессивные мутации, которая достоверно возрастает более чем в 2 раза после проведения процедур водоочистки.

6. Полученные в ходе оценки способности основных действующих агентов воды из реки Омь (солей железа, алюминия и гуминовых соединений) данные однозначно свидетельствуют об их способности обуславливать мутагенную активность воды из реки Омь как до, так и после водоподготовки, а также о несомненном вкладе соединений железа и алюминия в ее токсические свойства.

Практические рекомендации

1. Стратегия в отношении изучения неблагоприятного действия питьевой воды должна основываться не только на данных изучения состава загрязнений методами физико-химического анализа, но и на комплексном изучении ее влияния на живой организм в серии биотестов.

2. Для экологической оценки качества воды и водных растворов рекомендуется использовать комплекс методов, который позволяет организовать полноценную оценку изучаемого фактора или группы факторов с помощью следующих тестов: определение токсичности и мутагенности, как через регистрацию хромосомных аберраций, так и через оценку генных мутаций.

3. В качестве первого этапа биотестирования рекомендуется оценка фитотоксичности и мутагенности с помощью тест-культуры яровой мягкой пшеницы в серии первичного скрининга, что позволяет за короткий срок получить информацию о генотоксическом эффекте воды и смоделировать более сложные этапы исследования.

4. Для регистрации хромосомных аберраций в клетках животных рекомендуется использовать тест-систему на лабораторных линиях мышей. На основании результатов, полученных на первом и втором этапах, можно говорить о способности загрязнителей воды вызывать изменения в структуре хромосом (хромосомные аберрации), нарушать работу ахроматинового веретена деления, тем самым, вызывая нерасхождение хромосом, а, следовательно, изменения копийности генетической информации.

5. В качестве заключительного этапа исследования качества воды рекомендуется оценка рецессивных мутаций на тест-объекте Dr. Melanogaster, что дает объективную оценку генных мутаций, вызываемых водной пробой или раствором.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах

Список цитируемой литературы:

1. Дурнев А. Д. Оценка мутагенных свойств фармакологических средств / А. Д. Дурнев, Ю. А. Ревазова, О. Л. Верстакова и др. // Ведомости фармакологического комитета. - 1998. - №4. - 32 c.

2. Назаренко Н. Н. Частота и спектр хромосомных нарушений в клетках корневой меристемы проростков пшеницы при действии мутагенов / Н. Н. Назаренко // Вестн. Харьковского национального аграрного ун-та. Сер. Биология. - 2007. - № 3(12). - С. 82-89.

3. Состояние и охрана окружающей среды Омской области в 2007 году / М-во промышл. политики, транспорта и связи Ом. обл. - Омск: Манифест, ОмГПУ, 2008. - 200 с.

4. Wurgler F.E. Drosophila as assay system for detecting genetic changes. Handbook of mutagenicity test procedures / F. E. Wurgler, F. H. Sobels, E. Vogel - Amsterdam: Elsevier/North Holland Biomedical Press, 1977. - P. 335-373.

Публикация в издании, рекомендованном ВАК:

1. Нахаева В. И. Изучение водных проб естественного источника питьевой воды реки Омь в серии биотестов на мутагенность / В. И. Нахаева, А. М. Сизиков, Т. В. Александрова // Омский Научный Вестник, серия Ресурсы Земли. Человек. - Омск: ОмГТУ, 2010. - № 1 (94) - С. 223-229

Публикации в других изданиях:

1. Нахаева В. И. Экологическая безопасность и аспекты генетических исследований тяжелых металлов на примере кадмия / В. И. Нахаева, Е. Г. Блинова, Т. В. Бочкарева // Материалы VII Всероссийской научно-практической конференции по проблемам непрерывного образования в области безопасности жизнедеятельности. - Санкт-Петербург: изд-во Союз, 2003. - C. 38-42.

2. Нахаева В. И. Генетическая безопасность и цитогенетическая оценка качества различных вод города Омска / В. И. Нахаева, Е. Г. Блинова, Т. В. Александрова // Материалы IX Международной научно-практической конференции по проблемам непрерывного образования в области безопасности жизнедеятельности. - Санкт-Петербург.: изд-во Союз, 2005. - C. 52-58.

3. Сизиков А. М. Способы оценки питьевой воды природных источников / А. М. Сизиков, В. И. Нахаева, Т. В. Александрова // Эколого-экономическая эффективность природопользования на современном этапе развития Западно-сибирского региона. Материалы II Международной научно-практической конференции, - Омск, 2008. - С. 285-287.

4. Сизиков А. М. Сравнительный генотоксический анализ водных проб естественных источников питьевой воды рек Иртыш и Омь / А. М. Сизиков, В. И. Нахаева, Т. В. Александрова // Вестник СибАДИ - Омск: изд-во СибАДИ, 2008. - №3(9) - С. 96-98.

5. Нахаева В. И. Существующие способы биологического тестирования на определение цитогенетического эффекта водных проб и растворов / В. И. Нахаева, А. М. Сизиков, Т. В. Александрова // Материалы 62-ой научно-технической конференции СибАДИ. - Омск: изд-во СибАДИ, 2008. - Книга 2. - С. 15-19.

6. Сизиков А. М. Система генотоксической оценки экологической безопасности воды и водных растворов / А. М. Сизиков, В. И. Нахаева, Т. В. Александрова // Сборник материалов региональной научно-практической конференции, посвященной 60-летию со дня рождения А.А. Кожухаря, исследователя-географа, ученого и педагога, - Омск: изд-во ОмГПУ, 2009. - с. 169-174.

7. Александрова Т.В. Генотоксический анализ водных проб естественного источника питьевой воды реки Омь / Т. В. Александрова // Алтай: экология и природопользование. Труды VIII российско-монгольской научной конференции молодых ученых и студентов. - Бийск: БПГУ им. В.М. Шукшина, 2009. - С. 23-30.

8. Александрова Т.В. Изучение токсического действия и цитогенетическая оценка железа (III) в тестах первичного скрининга / Т. В. Александрова // Материалы IV Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, 20-21 мая 2009 г. - Омск: изд-во СибАДИ, 2009. - Книга 1. - С. 156-162.

9. Нахаева В. И. Генотоксический анализ железа (III) в серии первичного скрининга / В. И. Нахаева, А. М. Сизиков, Т. В. Александрова // Вестник СибАДИ - Омск, 2009. - №2(12) - С. 85-91.

10. Нахаева В. И. Влияние химического состава воды естественного источника реки Омь на уровень генотипической изменчивости в серии первичного скрининга / В. И. Нахаева, А. М. Сизиков, Т. В. Александрова //Естественные науки и экология. Ежегодник. Межвузовский сборник научных трудов. - Омск: изд-во ОмГПУ, 2008, - Вып 13 - С. 23-28.

11. Александрова Т.В. Изучение токсического действия и цитогенетическая оценка гумата натрия в серии первичного скрининга / Т. В. Александрова // Материалы 63-й научно-технической конференции ГОУ СибАДИ. - Омск: изд-во СибАДИ, 2009. - с. 312-315.

12. Александрова Т.В. Генотоксический анализ гумата натрия в серии первичного скрининга / Т. В. Александрова // Материалы Международной научно-практической конференции «Проблемы агрохимии, почвоведения и экологии» Омского государственного аграрного университета. - Омск: изд-во Вариант-Омск, 2009, С. 200-204.

13. Александрова Т.В. Сравнительный цитогенетический анализ водных проб естественного источника питьевой воды реки Омь после водоподготовки различными окислителями / Т. В. Александрова // Материалы в V Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Развитие дорожно-транспортного комплекса и строительной инфраструктуры на основе рационального природопользования». - Омск: изд-во СибАДИ, 2010. - С. 38-41.

Размещено на Allbest.ru