Содержание к диссертации
Стр.
-
ВВЕДЕНИЕ 1
-
ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 5
-
Классификация и свойства флокулянтов 5
-
Физико-химические свойства гуанидинов 7
-
Биоцидные свойства ПГМГ и его производных 11
-
Биоцидные свойства ПГМГ-гидрохлорида и ПГМГ-
фосфата 17
-
Диэлектрические свойства биологических объектов (общие положения) 23
-
Электроспектроскопия 31
-
Изучение функционального состояния клеток водорослей по флуоресценции хлорофилла 34
ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ 41
3. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 42
-
Объект исследования 42
-
Методы исследования 42
4. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ 48
4.1. Первичное изучение взаимодействия клеток водоросли Chiorella
pyrenoidosa и ПГМГ-препаратов 48
4.1.1. Изменения кривой роста культуры Chiorella pyrenoidosa
при действии ПГМГ-фосфата и ПГМГ-гидрохлорида 48
4.1.2. Деградация ПГМГ-фосфата и ПГМГ-гидрохлорида
в присутствии водоросли 50
4.2. Особенности электроспектроскопии
водоросли Chiorella pyrenoidosa 51
4.2.1. Электриские свойства клеток водоросли Chiorella
pyrenoidosa 51
4.2.2. Изучение диэлектрических характеристик микроводоросли
Chlorellapyrenoidosa S-39 в процессе развития
культуры 56
4.2.3. Использование импедансных диаграмм для анализа состояния
клеток культуры Chlorella pyrenoidosa S-39 при действии
высокотоксичных веществ 67
4.2.4. Влияние полигексаметиленгуанидинов (ПГМГ-фосфата и
ПГМГ-гидрохлорида) на функциональное состояние клеток
Chlorella по диэлектрическим параметрам 72
4.2.5. Измерения электрических свойств клеток Chlorella на
фиксированной частоте в низкочастотной области (для
практических целей) 81
4.3. Влияние ПГМГ на фотосинтетические характеристики
культуры водоросли Chlorella pyrenoidosa 87
-
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 97
-
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ 102
-
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 105
Введение к работе
Рост антропогенных загрязнений в окружающей среде может прямо или косвенно сопровождаться либо адаптацией экологических систем к новым условиям существования, либо их деградацией.
Своевременное обнаружение деградации водных экосистем, обусловленной воздействием антропогенных факторов, а также химичесішй и биологичесісий мониторинг, возможно, позволит своевременно предсказать и избежать как первичных нарушений в трансформации вещества и энергии, так и отдаленные последствия действия загрязнений.
В настоящее время создается и производится много флокулянтов. Наиболее распространенными являются поли акрил амиды. К другому классу относятся соединения группы гуанидинов. Наши знания о влиянии этих веществ на водоемы ограничены. Гуанидины и их производные, в частности полигексаметиленгуанидины (ПГМГ), разрешены для использования Минздравом РФ в качестве дезинфицирующих средств в быту, медицинских, фармацевтических, пищевых, сельскохозяйственных и кожевенных учреждениях, при чрезвычайных ситуациях, а также в качестве дезинфицирующих добавок в питьевую воду вместо хлора. Как правило, ПГМГ используются в качестве водорастворимых солей - ПГМГ-гидрохлорида (ГГГМГ-хлорида) и ПГМГ-фосфата и композиционным составам, включающим ПГМГ в качестве действующего вещества (Кузнецов, 2002).
В настоящее время освоен промышленный выпуск ПГМГ и его производных (Федорова, 2004; Кошелева, 2005; Гембицкий, 1998; Скворцова, 1975; Дез средства, Справочник 1998; гигиенический сертификат №19.ФЦ.03.940.П254781Д7 от 27-06.97; Усатенко, Суржик, 1999). Гуанидины обладают высокой физиологической активностью (фунгицидной, бактерицидной, гербицидной) (Кузнецов, 2002). Такой широкий спектр свойств гуанидинов и доступность их в настоящее время, в связи с возможностями отечественного производства, обуславливает интерес к ним, как к возможному фактору загрязнения окружающей среды, в частности водной.
Токсичность ПГМГ-гидрохлорида не привлекает должного внимания ввиду отсутствия ее для теплокровных животных, а также отсутствия цвета и запаха, (санитарно-эпидемиологическое заключение № 77.01.03.249. П.07289.03.1 от 13.03,01; , 2004; Хаширова, 2002), нелетучести, хорошей растворимости в воде, устойчивости при хранении. К тому же, ПГМГ не вызывают аллергию у людей, обесцвечивание тканей и коррозию оборудования (Данилина, 1993).
При борьбе с патогенной микрофлорой, ПГМГ одновременно подавляет микрофлору экосистем. Уже в небольших концентрациях ПГМГ может быть опсен для микроорганизмов, в частности для микроводорослей. Водоросли являются первым звеном трофической цепи водных экосистем, основным источником вновь синтезированного органического вещества. (Усатеико, Суржик, 1999) К тому же, планктонные водоросли, в частности хлорококковые, играют большую роль в биологической очистке стоков (Афанасьева, Телнтченко, 1980; Костяев, 1972).
Биоцидные свойства ПГМГ и расширяющиеся масштабы его использования заставляют оценивать возможные последствия его попадания в стоки и, следовательно, в водоемы. Возможные пути действия ПГМГ на баїсгерии рассматриваются как физико-химический процесс адсорбции на поверхности клеток, диффузии через мембрану и нарушение проницаемости (Кузнецов, 1990).
В литературе достаточно широко представлены результаты влияния ПГМГ на гидробионтов, в частности, рыб, рачков, простейших, а также бактерий, вирусов (Баркова, 1991; Гембщкий, 1998; Пантелеева, 1999; Скворцова, 1975; Ефимов, Гембщкий, 2000; Кузнецов, 1990; Воинцева, Поликарпов, 2006) При этом, исследования воздействия полигексаметиленгуанидинов на развитие и функциональное состояние водорослей практически отсутствуют.
Перспективным направлением изучения функционального состояния одноклеточных водорослей является поведение клеток при прохождении через нее переменного электрического тока в зависимости от его частоты. При этом регистрируются и анализируются диэлектрические свойства в широком диапазоне частот. В общем случае диэлектрические свойства определяются двумя основными параметрами клеток - сопротивлением R (проводимостью о), и емкостью С (диэлектрической проницаемостью s), величины которых зависят от частоты электрического поля и состояния внешних мембран {Ліван, 1963; Grimmes, Martinsen, 2005; Pethig, Kelt, 1987). В отличие от микроэлектроднх методов, измерение электрических параметров не повреждает клетки, что позволяет изучать целые клетки без нарушения их структуры. Зависимость электрических свойств от частоты позволяет путем выбора соответствующих диапазонов измерений и исследуемых параметров провести детальный анализ функциональных характеристик клеток водорослей и их внешних мембран.
В связи с этим, в настоящей работе представлены результаты изучения электрических свойств одноклеточной водоросли Chlorella pyrenoidosa при воздействии на нее ПГМГ-гидрохлорида и ПГМГ-фосфата.
Исследование направлено на объективную оценку функционального состояния клеток и последствий действия ПГМГ-гидрохлорида и ПГМГ-фосфата на главный барьер проницаемости и определения возможных механизмов воздействия на водоросли, которые являются основой функционирования водных экосистем. Проницаемость клеток растений связана с энергообеспечением клетки, а АТФ является связующим звеном между фотосинтетическими реакциями и транспортными процессами в мембранной системе (Альварес, 1982; Spanswick, 1972). В работе представлены также результаты воздействий ПГМГ-гидрохлорида и ПГМГ-фосфата на фотосинтетические характеристики водоросли Chlorella pyrenoido.sa, в частности, на активность фотосистемы II (ФС II), которая в значительной степени определяет первичную продукцию (Baker et at, 1989; Oquistetal, 1982; Krall, Gerald, 1992; Mamopm, 1993).
2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
