Введение к работе
Актуальность исследования. Наиболее безопасные для окружающей среды методы очистки воды связаны с применением экологически "чистых" окислителей - перекиси водорода и озона, которые являются природными соединениями и не загрязняют воду побочными высокотоксичными продуктами восстановления. В рыбоводстве эти окислители могут быть полезны не только для очистки и дезинфекции воды, но и для лечебно-профилактической обработки рыб, обеззараживания рыбоводного оборудования и инвентаря (Colberg, Lingg, 1978; Сапожников, 1991; Мирзоева, 1995; Mitchell, Collins, 1997). Перекись водорода обладает рядом технологических преимуществ по сравнению с озоном, (Беренблит, 1984; Селюков, Тринко, 1988), а также на 3 порядка меньшей токсичностью для рыб, чем озон (Метелев и др., 1971).
Перекись водорода образуется в клетках живых организмов, ее стационарная концентрация в клетке достигает 109-10т М; физиологические концентрации перекиси водорода нетоксичны и необходимы для некоторых биохимических процессов (Лукьянова и др., 1982). Перекись водорода не является чужеродным соединением для среды обитания гидробионтов. Содержание перекиси водорода в водоемах достигает 200 мкг/л (Синельников, 1980), но обычно не превышает 3106 М, или 102 мкг/л (Штамм, 1988).
Однако вопрос о возможности применения перекиси водорода в рыбоводстве остается открытым. С одной стороны, именно высокая окисляющая способность перекиси водорода позволяет широко использовать ее в зарубежной практике очистки сточных вод от большого числа загрязняющих веществ (Селюков, Тринко, 1988). Начатые в начале 90-х гг. исследования американских ученых к настоящему времени доказали, что этот окислитель очень перспективен как эффективный фунгицид, бактерицид и паразитоцид для обработки рыбы при содержании в емкостях и при транспортировке (Mitchell, Collins, 1997). С другой стороны, высокая эффективность перекиси водорода как окислителя при концентрациях, превышающих физиологические, может оказаться неблагоприятной для рыб. Есть данные, что перекись водорода может вызывать лизис эритроцитов, конверсию гемоглобина в метгемоглобин (Лукьянова и др., 1982; Мецлер, 1980), окислительную деградацию гемоглобина (Mills, 1957; Пак и др., 1986), а также окисление тиолов и метионильных групп белков, ингибирование некоторых ферментов, усиление свободнорадикальных процессов перекисного окисления полиненасыщенных жирных кислот, разрушение цитохрома Р-450 (Владимиров, Арчаков, 1972; Фридович, 1979). Эти результаты получены в основном на изолированных клетках или органах теплокровных животных.
Влиянию перекиси водорода на рыб посвящены единичные работы. Так, при терапевтическом применении перекиси водорода учитывалась только
выживаемость рыб (Mitchell, Collins, 1997). В двух отечественных работах установлены концентрации перекиси водорода, при которых появляются изменения в эритропоззе сеголетков карпа, гематомы на жабрах у личинок вьюна, повышается уровень свободнорадикальных процессов в тканях личинок (Верещагин, 1988), снижается электрическая активность обонятельной луковицы рыб (Каплан и др., 1988).
Для комплексной оценки методов детоксикации и дезинфекции воды с помощью перекиси водорода этого недостаточно. Отсутствуют данные о влиянии перекиси водорода на наиболее чувствительные к действию окислителей физиолого-биохимические показатели рыб.
Кроме того, недостаточно исследованы возможности использования перекиси водорода для очистки воды от токсичных для рыб нитритов и сульфидов. Нитриты являются одним из основных токсичных факторов в установках индустриального рыбоводства с рециркуляцией воды. Суммарное содержание сульфидов в артезианской воде достигает 10 мг/л в пересчете на H2S (Вехотко и др., 1974), тогда как безопасные для рыб концентрации сероводорода находятся на уровне мкг/л (Смит мл., 1979). Нитриты могут окислять гемоглобин в крови рыб до метгемоглобина (Руссо, 1981). Иногда встречается также мнение об аналогичном действии на рыб нитратов (Шахмурзов, 1991), являющихся продуктом окисления нитритов перекисью водорода. Сероводород способен блокировать гемоглобин (Хочачка, Сомеро, 1988), однако действие сероводорода на гемоглобин в крови рыб не изучено. Одновременное присутствие в воде нескольких соединений, оказывающих отрицательный эффект на одни и те же гематологические показатели, может оказаться критическим для рыб.
Цель и задачи исследования. Цель работы заключалась в определении диапазона безвредных для рыб и наиболее эффективных для очистки воды от нитритов и сульфидов концентраций перекиси водорода. Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:
- изучить влияние перекиси водорода в диапазоне концентраций от
физиологических до лечебно-профилактических при кратковременном
и длительном воздействии
на содержание метгемоглобина, гемоглобина, эритроцитов, лейкоцитов, гемолиз и пероксидазную активность в крови рыб;
на уровень перекисного окисления липидов в тканях рыб и содержание цитохрома Р-450 в гепатопанкреасе;
установить эффективные для очистки воды от нитритов концентрации перекиси водорода и изучить суммарное влияние нитритов и перекиси водорода на гематологические показатели рыб;
изучить влияние нитратов на содержание метгемоглобина, гемоглобина и гемолиз в крови рыб;
изучить влияние сульфидов на содержание дериватов гемоглобина в крови рыб;
- установить эффективные для очистки воды от сульфидов концентрации перекиси водорода.
Научная новизна. Впервые исследовано влияние на рыб перекиси водорода в широком диапазоне концентраций, которое оценивалось по комплексу физиолого-биохимических показателей, способных служить наиболее ранними диагностическими признаками токсического действия перекиси водорода. Установлены наименьшие концентрации перекиси водорода, вызывающие изменения гематологических и биохимических показателей карпов. Впервые изучено влияние сульфидов на гемоглобин в крови рыб. Показано, что метгемоглобинемия не является причиной токсичности растворенных в водной среде нитратов для карпов.
Практическое значение. Установлены безопасные для рыб концентрации перекиси водорода, пригодные для очистки воды. Установлены эффективные для окисления нитритов и сульфидов дозы перекиси водорода. Показано, что перекись водорода может предотвращать или снижать токсическое действие нитритов на рыб. Показано, что применение перекиси водорода на ранних стадиях отравления карпов сульфидами позволяет снять симптомы токсикоза и предотвратить гибель рыб.
Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на
I Всесоюзной конференции по рыбохозяйственной токсикологии (Рига, 1988),
II Симпозиуме по экологической биохимии рыб (Ростов Великий, 1990),
I Международной школе по экологической химии водной среды (Алма-Ата,
1990).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 100 страницах машинописного текста и состоит из введения, пяти глав, заключения, выводов и практических рекомендаций. Работа содержит 12 таблиц, 8 рисунков. Список литературы вхлючает 189 источников, в том числе 79 иностранных.
