VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2014

Проблема разработки тест-систем для прове­дения мониторинговых исследований состояния среды становится все более актуальной, так как интенсивно идущий процесс техногенеза обу­словливает необходимость формирования прин­ципов оперативной оценки его последствий. Существование человека в городских условиях требует создания высокочувствительных, пред­сказательных и сравнительно недорогих тестов для оценки уровня мутагенной активности разнообразных недифференцированных факторов окружающей среды.

В настоящее время считается, что наиболее адекватно отражает уровень воздействия мно­гокомпонентного загрязнения среды на геном человека оценка суммарной генотоксической активности проб воздуха, воды, почвы и пр. на различных биологических объектах в условиях классических генетических экспериментов по оценке генных и хромосомных мутаций.

Для питьевого водоснабжения преимущественно используются поверхностные воды из рек, озер, водохранилищ, а также грунтовые воды из колодцев, родников и подземные воды (артезиан­ские скважины, глубокие скважины для извлечения так называемых трещинных вод из зон кри­сталлических массивов).

Радиоактивность вод изменяется в очень широких пределах в зависимости от радиоактивности вмещающих пород, интенсивности их выветривания, механизма выноса радио­нуклидов из этих пород водой, гидрогеологических условий, химического состава воды, формы нахождения естественных радионуклидов в воде, близости берегов и глубины водоема и даже климатических условий.

Вариации содержаний ЕРН в водах даже одного типа в данной климатической зоне могут достигать одного порядка, а в разных климатических зонах 2-3 порядков и более. При оценках радиационного качества питьевых вод принято учитывать из ⁴⁰К, радионуклиды рядов ²¹⁸U и ²³²Th [1].

В НИИ Биологии ведется многолетний мо­ниторинг генотоксичности факторов окружаю­щей среды с использованием растительных тест-объетов. Обобщены и проанализированы многолетние данные по цитогенетическим по­следствиям воздействия недифференцирован­ных факторов среды на почечную и корневую меристему однолетних и многолетних расте­ний. Мониторинговыми исследованиями были охвачены города Ростов-на-Дону, Волгодонск, Шахты, Новошахтинск, Новочеркасск, так же районы Северного Кавказа. Плани­руется создание карты генотоксичности недиф­ференцированных факторов среды Ростова-на-Дону и Ростовской области и Северного Кавказа. Используемые для мониторинга растения зарекомендовали себя как надежные тест-объекты для многолетнего и оперативного анализа мутагенности окружаю­щей среды.

В связи с тем, что в Республике Адыгея повышенный естественный радиационный фон, то, естественно это влияет на радиационное состояние всех ресурсов данного района, в том числе, и интересующие нас водные ресурсы.

Целью данной работы являось проведение биотестирования природных вод республики Адыгея. С этой целью мы провели комплексный хромосомный анализ проростков корешков гороха, выращенного на пробах вод, взятых из различных источников исследуемого района, и изучали влияние естественного повышенного радиационного фона изучаемого района на природные источники и соответственно на живые организмы.

Нам представилась возможность принять участие в работе лаборатории Ээкологической генетики Биологического института. Старший научный сотрудник Шиманская Елена Игоревна любезно согласилась познакомить нас с методиками определения геннотоксичности , биотоксичности и радионуклидного состава воды. Были взяты пробы воды из 6ти точек. На этой воде мы проращивали семена пшеницы, затем фиксировали и окрашивали выращенные корешки.

Точка наблюдения №1 ст. Хаджох, колонка на пер. Офицерском, 11

Водопроводный кран расположен на улице. В районе слива – МЭД до 36мкр/час (3МЭД_ф). Содержание радона в воде колонки 136-155Бк/л, что превышает уровень вмешательства по радону для питьевых вод в 2-2,5 раза. Удельная активность воды превышает уровень вмешательства для питьевых вод  в 8 раз (до 15 раз), главным образом за счет радионуклидов ряда урана-радия, в том числе ²²⁶Ra-4,4, ²³⁸U-2,1, ²¹⁰Pb-1,5. Вода не пригодна для питья.

Точка наблюдения №2 ст. Хаджох, скважина ЖКХ №30012

Колонка ЖКХ (скважина №30012) вблизи ж/д вокзала ст. Хаджох 187мкр/час (15-18МЭД_ф) и вблизи её основания – до 1,5МЭД_ф. Содержание радона в воде скважины высокое (36-66Бк/л), близкое или превышающий уровень вмешательства по радону для питьевых вод (60Бк/л). Удельные активности ЕРН в воде в 8 раз (до 15 раз) превышают уровни вмешательства для питьевых вод (главным образом за счет радионуклидов ряда урана-радия: ²²⁶Ra-4,4, ²³⁸U-1,5, ²¹⁰Pb-2,0). Вода не пригодна для питья.

Точка наблюдения №3 Ст. Абадзехская, сероводородная скважина

Располагается в районе ст. Абадзехская. Удельная активность воды превышает уровень вмешательства для питьевых вод  в 5раз, главным образом за счет радионуклидов ряда урана-радия, в том числе ²²⁶Ra-4,4, ²³⁸U-2,1, ²¹⁰Pb-1,5. Вода не пригодна для питья.

Точка наблюдения №4 Майкоп, "Мин. ист." Скважина

Находится на территории Каменномостского с/х предприятия – МЭД=41мкр/час. Вблизи скважины и накопительной ёмкости МЭД до 1,5-3.0 МЭД_ф. Удельная активность воды превышает уровень вмешательства для питьевых вод  в 7 раз , главным образом за счет радионуклидов ряда урана-радия, в том числе ²²⁶Ra-4,4, ²³⁸U-2,1, ²¹⁰Pb-1,5. Вода скважины в настоящее время не используется. Вода не пригодна для питья.

Точка наблюдения №5 Хаджох, д.с "Калинка", водопровод во дворе

Водопроводный кран находится во дворе детского садика.В районе технического крана на территории – МЭД 42-54 мкр/час. В водопроводной воде выявлено высокое содержание радона (40-46 Бк/л). По удельной активности воды (водопровод во дворе) в 7,6 раз (до 15 раз) превышает уровень вмешательства, установленный для питьевых вод, главным образом за счет радионуклидов U-Ra ряда, в том числе ²²⁶Ra-4,8, ²¹⁰Pb-1,5, ²³⁸U-1,3. Вода не пригодна для питья.

Точка наблюдения №6 ст. Хаджох, родник на пер. Офицерском (в балке)

Колонка на территории МПП ЖКХ: В районе стока – МЭД = 42 мкр/час. В водопроводной воде имеет место повышенное содержание радона (20-23 Бк/л). Вода не пригодна для питья.

Для выявления генотоксичности использовался ана-телофазный анализ проростков корешков пшеницы

Ана-телофазный анализ — простой, экономичный метод, который не требует знания кариотипа и идентификации хромосом. Он позволяет выявить лишь определенные типы хромосомных аберраций, но его чувствительность вполне достаточна для заключения о присутствии генотоксикантов.

Горох проращивают в чашках Петри, положив ее на фильтровальную бумагу, пропитанную исследуемой водой или же проб земли, доведенных до гомогенного состояния, залитых дистиллированной водой, либо субстрат из мха, лишайника и др. биологических объектов. Как только корешки достигают 1 см в длину, от них отрезают кончик с зоной делений клеток длиной 0,3 см и помещают в фиксатор Кларка. Через один час фиксатор меняется. В фиксаторе материал хранится трое суток при 4⁰ С.

Фиксация материала, т.е. быстрое умерщвление клеток в специально подобранных растворах реактивов-фиксаторов, прерывает тот или иной процесс в клетке, вызывая необратимые изменения. При этом коллоиды протопласта переходят в нерастворимое состояние. Известно много фиксаторов, но каждый из них имеет определенное назначение. Очень важно выбрать такой фиксатор, который, убивая клетку, минимально искажает ее прижизненную структуру и отвечает целям исследования. Обычно фиксатор представляет собой смесь нескольких реактивов, каждый из которых редко используется для фиксации вследствие одностороннего действия.

В цитологических исследованиях широко применяют, особенно для изготовления давленых препаратов, «уксусный алкоголь», или фиксатор Кларка (3:1). Материал выдерживают в фиксаторе от 2 до 12 ч, а иногда и хранят в нем при температуре 0-3 °С.

Состав фиксатора Кларка: абсолютный этиловый спирт, или его 96%-й раствор, — 3 части, ледяная уксусная кислота — 1 часть.

Для приготовления препаратов хромосом клеток корневой меристемы корешки прокрашивают в течение 3 суток в красителе, затем производят подсчет общего числа просмотренных клеток и числа аберраций каждого класса: а) одиночный фрагмент; б) мосты; в) отставания; г) множественные нарушения.

Анализ спектра аберраций проводится с выделением хроматидных (одиночных) и хромосомных (двойных) мостов и фрагментов, трехполюсных и К-митозов, а также отставаний хромосом (рис.3 ). При оценке отставаний учитывать хромосомы, лежащие отдельно от разошедшихся «шапок» на расстоянии, не менее чем вдвое превышающем толщину хромосомы.

Увеличение числа генетически аномальных клеток говорит о высокой мутагенной активности среды и снижении защитных свойств организма. Наиболее чувствительны к воздействию внешней среды молодые делящиеся клетки.

Определение интегральной токсичности поверхностных пресных, грунтовых, питьевых, сточных и очищенных сточных вод, водных экстрактов из объектов окружающей среды (почва, отходы производства и потребления, осадки сточных вод и др.) в лабораторных условиях проводили с использованием измерительного прибора «Биотоке-10» и тест-объекта «Эколюм».

В качестве тест-объекта используется препарат лиофилизированных люминесцентных бактерий «Эколюм». Методика основана на определении изменения интенсивности биолюминесценции бактерий при воздействии химических веществ, присутствующих в анализируемой пробе, по сравнению с контролем. Уменьшение интенсивности биолюминесценции пропорционально токсическому эффекту.

Острое токсическое действие исследуемой пробы на препарат «Эколюм» определяется по гашению их биолюминесценции за 30-ти минутный период экспозиции.

Количественные оценки тест-реакции выражаются в виде безразмерной величины - индекса токсичности «Т» и функциональными токсикологическими параметрами ЕС20 и ЕС50.

При системном комплексном подходе и эколого-токсикологической оценке водоемов нельзя недооценивать значение биологического мониторинга генотоксических соединений. Они представляют наибольшую опасность, так как, обладая мутагенной активностью, могут привести к непредсказуемым последствиям за счет увеличения частоты мутаций.

условиях природных водоемов имеет место синергическое действие загрязняющих веществ, эффект которых определяется не только химическим и радионуклидным составом, но и их соотношением и взаимодействием. В связи с этим необходимо осуществлять генетический контроль за состоянием водоемов по суммарному действию поллютантов, присутствующих в природной воде. Для этого целесообразно использовать анафазный метод учета хромосомных аберраций в клетках апикальной меристемы растений.

Данный метод позволяет проводить прямой учет частоты хромосомных нарушений, т.к. повреждения, вызванные мутагенами, отражаются в хромосомах и измерение хромосомных аберраций является приемлемым параметром для мониторинга мутагенов.

В таблицах 2 и 3, а так же на рисунках приведены результаты цитогенетического анализа корневой меристемы пшеницы triticumsativum, после проращивания ее в пробах родниковых вод .

Таблица 2

Цитогенетические последствия в клетках корневой меристемы triticumsativumпосле проращивания ее в родниковой воде.

№	Вариант	Кол-во анафаз	Из них с AXp	AXp(%)±m
К	Контроль (дист. вода)	1092	16	1,5±1,1
1	Хаджох, колонка на пер. Офицерском,11	995	125	12,6±1,8***
2	Хаджох, скважина ЖКХ №30012	1334	115	8,6±1,1 ***
3	ст. Абадзехская, сероводородная скважина	1208	69	5,71±1,3**
4	Майкоп, "Мин. ист." скважина	976	86	8,8±1,1***
5	Хаджох, д.с "Калинка", водопровод во дворе	1015	93	9,2±0,8***
6	Хаджох, родник на пер. Офицерском (в балке)	815	74	9,1±1,5***

*достоверные отличия по сравнению с контролем, уровень значимости p

Код для цитирования: Скопировать