Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ИССЛЕДОВАНИЯ. Развитие промышленного производства с неизбежностью приводит к поступлению в окружающую среду огромного количества химических загрязнителей. В этой связи особую значимость приобретает проблема снижения и предотвращения нежелательных последствий их действия. Решение ряда ее практических задач неразрьтно связано с экспериментальными исследованиями, на основе которых можно не только выявлять среди множества техногенных факторов биологически активные агенты, но и определять спектр индуцируемых ими повреждений, устанавливать степень их активности и прогнозировать отдаленные, в том числе генетические, последствия их действия на природные биоценозы. Ведь только так можно оценивать уровень их биологической опасности и, в случае необходимости,принимать те или иные технологические решения, которые могли бы способствовать оздоровлению природной среды.
Примером комплексного подхода к определению качества природной среды в условиях постоянного воздействия на нее промышленных выбросов предприятий целлюлозно-бумажной промышленности является настоящая работа. Целесообразность ее выполнения определяется,прежде всего тем,что предприятия этой отрасли составляют значительную долю в промышленном производстве Восточной Сибири,а их промышленные отходы являются приоритетными загрязнителями уникальных водоемов региона. Кроме того, несмотря на ряд публикаций, до сих пор не дана количественная оценка токсикогенетической активности сточных вод предприятий ЦЕЛ. Практически отсутствуют сведения в литературе об изменению! их токсичности и мутагенности в процессе метаболической трансформации. По-прежнему остаются не изученными мутагенные свойства серосодержащих компонентов сточных вод предприятий ЦВП, хотя их токсичность исследовалась на различных организмах. Недостаточно хорошо известна и степень влияния сточных вод предприятий ЦЕЛ на качество природной воды в водоемах, испытывающих их постоянное влияние. Все это требует дальнейшего изучения и свидетельствует об актуальности данных исследований..
Вышеизложенное послужило основанием для выбора темы настоящей, диссертационной работы, определило ее цель и задачи.
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Цель диссертационной работы - дать токсикогенетическую оценку биологической опасности сточных вод предприятий ЦЕП, на примере Акционерного общества "Братский лесопро-
- г -
мышленный комплекс" (АСГБЛПК") и их серосодержащих компонентов по комплексу количественных показателей.
В соответствии с поставленной целью были определены следующие задачи:
изучить токсикогенетическую активность очищенных и неочищенных сточных вод АО"БЛПК" и на основе экспериментальных данных определить биологическое качество их очистки;
охарактеризовать токсические и мутагенные свойства сточных вод, образующихся на основных технологических этапах производства целлюлозы на АО"БЛПК" и выявить среди них наиболее загрязненные токсикантами и мутагенами;
выявить спектр токсикогенетических повреждений,индуцируемых серосодержащими компонентами сточных вод предприятий ЦЕП и оценить уровень их активности в диапазоне концентраций,соответствующих их ГЩК или возможного содержания их в сточных водах;
исследовать токсикогенетические эффекты проб воды из р. Вихо-ревой, отобранных в зоне сброса очищенных сточных вод АО "БЛПК" и определить степень их влияния на качество природной воды по комплексу количественных показателей;
изучить изменения токсикогенетической активности сточных вод, прошедших все этапы очистки на АО"ВЛПК" в зависимости от степени их разведения и установить безопасный в отношении эукариотических организмов уровень их разбавления по различным показателям,характеризующих токсичность и мутагенность.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ. При использовании токсикогенетического подхода к исследованию загрязнителей природной среды дана оценка токсических, мутагенных и промутагенных свойств сточных вод АО"БЛПК", которая позволила определить степень их потенциальной опасности для эукариотических организмов.
Впервые исследована по комплексу количественных показателей ток-сикогенетическая активность природной воды из р.Вихоревой в зоне ее антропогенного загрязнения и показана степень влияния сточных вод А0"БЛПК" на ее биологическое качество.
Экспериментально обоснована возможность применения "Способа оценки токсичности сточных вод" разработанного в соавторстве с сотрудниками лаборатории генетики Иркутского госуниверситета и признанного изобретением (А.С.1097947) для определения качества природных вод по комплексу- токсикогенетических показателей.
.-3-
Получены данные о токсикогенетических свойствах серосодержащих компонентов сточных вод предприятий ЦБП в широком диапазоне концентраций, генетическая актиьггость которых ранее не была изучена.
Исследованы концентрационные зависимости и установлены количественные характеристики токсических и генетических эффектов смесей серосодержащих веществ,что позволяет судить о их активности при совместном действии.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ И ВНЕДРЕНИЕ В ПРАКТИКУ. С использованием "Способа оценки токсичности сточных вод" количественно определены уровни токсического и мутагенного действия неразбавленных сточных вод, поступающих на очистные сооружения и прошедших на них все этапы очистки, что обеспечило возможность оценить качество их очистки по комплексу показателей.
Установленная токсикогенетическая активность сточных вод А0"ЕЛПК", образующихся на основных технологических этапах производства целлюлозы дает основания для определения уровня их загрязненности токсикантами и мутагенами,а также позволяет оценить' их влияние на качество сточных вод,поступающих на очистные сооружения, что обеспечивает возможность подойти к решению вопроса о необходимости совершенствования технологии производства.*
Обсуждается вопрос о биологической безопасности ПДК, установленных для серосодержащих компонентов сточных вод предприятий ЦБП.
Показана степень влияния серосодержащих компонентов на токсико-генетическую активность сточных вод предприятий ЦБП.
Данные о токсикогенетической активности сточных вод предприятий ЦБП и их серосодержащих компонентов могут быть рекомендованы санитарно-гигиеническим службам для использования в прогностической оценке при решении вопроса о степени их влияния на качество природной среды.
Научные данные о биологической опасности сточных вод предприятий ЦБП и их серосодержащих компонентов были использованы для обоснования рекомендаций,направленных на снижение отрицательного действия сточных вод в природных биоценозах.
По результатам исследования разработаны методические рекомендации "Биотестирование природных вод по комплексу токсикогенетических показателей", которые могут быть использованы как учебно-методическое пособие для студентов, интернов и аспирантов медицинских вузов и биологических факультетов университетов по санитарно-микробиологи-
чесним методам исследования качества природной среды.
Полученнные экспериментальные данные внедрены в Сибирском НИИ целлюлозы и картона, г. Братск (Акт внедрения от 15.12.93). Использование "Способа оценки токсичности сточных вод" для токсикогенети-ческого тестирования природных вод прошло апробацию в Гидрохимическом институте (г.Ростов-на-Дону) и принято научно-технической комиссией по оценке и систематизации методов биотестирования (Протокол апробации биотеста на дрожжах-сахаромицетах на природных водах от 16.11.89).
-
По комплексу количественных показателей охарактеризована ток-сикогенетическая активность неочищенных и очищенных сточных вод АО"БЛПК". В процессе очистки сточных вод снижается их токсичность и мутагенность в отношении ядерных генов. Сточные воды, прошедшие все этапы очистки и сбрасываемые в природный водоем, характеризуются как токсиканты со средней мутагенной активностью.
-
Высокой токсикогенетической активностью обладают сточные воды с основных технологических этапов производства целлюлозной массы. Причем, сточные воды, формирующиеся на этапе варки проявляют выраженную токсичность, аЪточные воды с этапа ее отбеливания - мутагенность.
-
Серосодержащие компоненты сточных вод лредприятий ЦБП ( диме-тилсульфид, диметилдисульфид, диметилсульфоксид, диметилсульфон и их смеси ) проявляют токсические свойства. ДМСО, ДМДС и ДМСО характеризуются специфичностью действия в отношении генетических структур,локализованных в цитоплазме эукариотической клетки. Другая группа исследуемых соединений обнаруживает мутагенную активность неспецифического типа. Величина токсичности и мутагенности зависит от концентрации серосодержащих соединений. Токсикогенетическая активность ДМС и ДВДС- в диапазоне концентраций, соответствующих величине установленных для них ПДК, не обеспечивают им биологическую надежность. В связи с этим,появляется необходимость' пересмотреть уро-' вень содержания этих веществ в воде природных водоемов.
-
Вода р. Вихоревой загрязняется токсикантами и мутагенами,поступающими в нее с промышленными сточными водами А0"БЛПК".
АПРОБАЦИЯ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ. Основные положения работы доложены на заседаниях Секции генетических аспектов проблемы "Человек
- 5 -и биосфера" МНТС при ГКНТ СССР, г.Иркутск, 1984; Орджоникидзе ,1986;. Ярославль,1987; на республиканском совещании "Проблемы экологии Прибайкалья", г.Иркутек,1979,1982; на Всесоюзной Байкальской школе-семинаре "Научное обоснование и разработка системы комплексного регионального мониторинга состояния озера Байкал", г. Баикальск, 1983; на 1-*ой научно-практической конференции "Проблемы охраны природы", посвященной Всемирному дню охраны окружающей среды, г. Баикальск,1983; на XYl-ой конференции по химии и технологии органических соединений серы и сернистых нефтей ,г.Рига,1984; ХХІХ-ом Всесоюзном гидрохимическом совещании, посвященном "Состоянию и перспективам развития методологических основ химического и биологического мониторинга поверхностных вод и суши", г. Ростов-на-Дону,1987; У-ой Всесоюзной конференции по водной токсикологии, г. Одесса, 1988; на Всесоюзной конференции по химическому мутагенезу, г. Москва, 1986; на Областной конференции "Состояние здоровья населения города Иркутска в связи с техногенным загрязнением окружающей среды, г. Иркутск, 1991; семинарах лаборатории генетики Иркутского госуниверситета; на Обществе микробиологов, г. Иркутск,1993; на региональной научно-практической конференции "Современные проблемы и методологические подходы изучения влияния факторов производственной деятельности на здоровье человека",г. Ангарск,1994; на научно-технических советах Байкальского института экологической токсикологии и Сибирского НИИ целлюлозы и картона Минлесбумпрома; демонстрировались на выставках ВДНХ СССР в 1982 и 1984 гг. (удостоверение N 33101 и 17947). Материалы были представлены на специализированной выставке-ярмарке с международным участием "Сибздравоохранение. Медицинская техника и лекарственные препараты" совместно с фирмой "Клон",1994 г.
СТРУКТУРА И ОВЬЕМ ДИССЕРТАЦИЯ. Диссертация состоит из введения, одной главы обзора литературы,описания материалов и методов исследования, главы собственных исследований и обсуждения полученных результатов, общих выводов, рекомендаций для внедрения в практику. Указатель основнбго списка использованной литераткры включает 263 источника, в том чиелне 79 иностранных. Материалы изложены на 164 страницах машинописного текста, проиллюстрированного 32 таблицами и 14 рисунками.