CC BY
42
ИЗУЧЕНИЕ БИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ПЫЛИ ТОПЛИВНО-ПРОМЫШЛЕННЫХ КОМПЛЕКСОВ
Т.А. Байтукалов *, О.С. Пахомов \ Г.М. Жармаханова х, A.C. Шеремет \ В.И. Иванова-Радкевич l, O.A. Богословская х, H.H. Глущенко И.П. Ольховская2, М.Н. Овсянникова2
1Кафедра фармацевтической и токсикологической химии, медицинский
факультет, РУДН, ул. Миклухо-Маклая, 8, 117198, Москва, Россия 2Институт энергетических проблем химической физики РАН, Ленинский просп., д. 38, корп. 2, 119334, Москва, Россия
Физико-химические исследования различных образцов пыли свидетельствуют об их высокодисперсном характере со сложным макро- и микроэлементным составом. Изучение биологической активности изученных образцов пыли показало отсутствие токсичности и отрицательного влияния ее на регенерацию кожи. Установлена бактериальная зараженность пыли. При исследовании влияния образцов пыли на рост тест-культуры St. albus наблюдался синергизм роста бактерий St. albus и бактерий, содержащихся в пыли.
Известно, что ведущим фактором формирования химического состава среды является антропогенная деятельность. Ежегодные выбросы в атмосферу сотен тысяч тонн пыли, в состав которой входят неорганические соединения, включающие различные металлы, увеличивают скорость изменения окружающей среды, тогда как адаптационная способность живых организмов резко ограничена. В связи с этим все большее число исследований обращено к проблеме взаимоотношений металлов в живых системах и их токсичных и стимулирующих свойств, к проблеме безопасности человека и животных. В этом отношении обобщенные данные, полученные на лабораторных животных, являются основой для рациональной оценки и определения уровня металлов в окружающей среде для оптимальной жизни и существования всего живого на земле.
Наше внимание привлекли данные об изменениях микроэлементного состава почвы, воды, сельскохозяйственных растений вокруг топливнопромышленных комплексов. В перечисленных объектах происходит существенное изменение в качественном и количественном составе не только жизненно необходимых элементов (железо, цинк, медь и др.), но и таких элементов как хром, никель - элементов, обладающих канцерогенным действием, ртуть, мышьяк - токсичных элементов.
В связи с вышесказанным целью нашей работы было исследование дисперсности, состава и биологической активности частиц летучей золы, прошедшей электрофильтры Новочеркасской ГРЭС (г. Ростов-на-Дону), пыли хромового цеха, котельни и выбросов ТЭС (20 м от трубы) топливопромышленного комплекса г. Актюбинска.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Летучую золу от выбросов ТЭС отбирали с фильтров электроаспиратора при прокачивании воздуха со скоростью 30 л/мин. в течение 30 мин.
Исследование острой токсичности образцов проводилось на взрослых мышах-самках линии СНК, массой 20-25 г. Мышам внутрибрюшинно вводили по 0,25 мл водной суспензии исследуемого образца пыли в определенной концентрации. Токсичность оценивали по показателям МПД (максимально переносимая доза), ЛД50 и ЛД100.
Исследование влияния исследуемых образцов пыли на регенерацию тканей после нанесения ран также проводили на взрослых мышах-самках линии СНК, массой 18-20 г. Мышей делили на группы по 6 животных в каждой. Под эфирным наркозом на спине у мышей выстригалась шерсть, по трафарету наносились контуры раны (круг площадью 60 мм2), и затем с помощью хирургических ножниц с закругленными концами вырезался слой кожи. Все раны оставались открытыми вплоть до окончания опыта. Мышам опытных групп сразу же после операции (а в дальнейшем ежедневно) на поверхность раны наносили 0,5% водную суспензию исследуемого образца пыли в объеме 0,2 мл. Контуры раны 1 раз в двое суток (или чаще) переносились на прозрачные пленки, которые затем сканировались на сканере Umax Astra 4500. Площадь раны рассчитывалась с помощью компьютерной программы ImageJ l,30v.
Микробиологическое исследование проводилось на чашках Петри одинакового диаметра с ровным плоским слоем среды для выращивания тест-микробов: E. coli 1157 (госпитальный штамм) и St. albus. Состав питательной среды: пептон - 10 г, дрожжевой экстракт - 5 г, хлорид натрия -5 г, агар - 2% на 1 л дистиллированной воды. На каждой чашке на поверхность агар-агара наливали водную суспензию пыли в определенной концентрации.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Физико-химический состав. Исследование дисперсности летучей золы, прошедшей электрофильтры Новочеркасской ГРЭС, показало, что в ее состав входят частицы следующего размера: 0-5 мкм - 41,6%, 5-10 мкм - 18,7%, 10-15 мкм - 8,3%, 15-20 мкм - 6,2%, более 20 мкм - 25,2%. Видно, что наибольшая фракция представлена частицами размером от 0 до 5 мкм.
Изучение химического состава макроэлементов частиц летучей золы показало, что в ее состав входит: SiÜ2 - 36,6-42%, AI2O3 - 22,8-28,0%, Fe2Ü3 - 20,7-27,3 %; щелочные и щелочно-земельные металлы - 10,0-19,9%. Среди микроэлементов нами были обнаружены бериллий, хром, никель, кобальт, свинец, ванадий, марганец и др.
Биологическая активность. Исследование острой токсичности образцов пыли приведены в табл. 1.
Таблица 1
Показатели токсичности (мг/кг) различных образцов пыли________________
Характеристики Образцы пыли
летучей золы ТЭС, прошедшей электрофильтры Новочеркасской ГРЭС (г. Ростов-на-Дону) хромового цеха хромового производства г. Актюбинска котельни хромового производства г. Актюбинска выбросов ТЭС (20 м от трубы) г. Актюбинска
МПД (максимально переносимая доза) 1700 4450 1500 1500
ЛД 50 3000 7800 4800 7500
ЛД 100 4100 10000 10900 11050
Полученные данные свидетельствуют о низкой токсичности изученных образцов пыли. Однако видно, что существует разница в показателях токсичности разных образцов пыли.
Результаты влияния различных образцов пыли: летучей золы, прошедшей электрофильтры Новочеркасской ГРЭС, пыли хромового цеха, котельни и выбросов ТЭС топливо-промышленного комплекса г. Актюбинска, на скорость регенерации кожи после нанесения ран представлены на рис. 1.
сут
1 - Контроль;
2 - 0,5% водная суспензия пыли, прошедшей электрофильтры Новочеркасской ГРЭС;
3 - 0,5 % водная суспензия пыли хромового цеха г. Актюбинска;
4 - 0,5 % водная суспензия пыли котельни хромового производства г. Актюбинска;
5 - 0,5 % водная суспензия выбросов ТЭС (20 м от трубы) г. Актюбинска.
Рис. 1. Кинетика изменения площади ран (в % от первоначальной площади раны)
контрольной и исследуемых групп
Видно, что изученные образцы пыли, ежедневно наносимые на раны в концентрации 0,5%, не снижают скорость ранозаживления.
Микробиологическое исследование. Результаты микробиологического исследования образцов пыли показали, что бактериальное заражение образцов пыли умеренно.
В результате изучения токсического действия исследуемых образцов по отношению к тест-культурам E. coli 1157 и St. albus установлено, что образцы пыли в изученных концентрациях не обладают токсическим действием на тест-культуры. Результаты представлены на фотографиях (рис. 2, 3). Через 5-7 дней вокруг образцов пыли появлялся сплошной бактериальный газон, представленный различными видами бактерий.
Рис. 2. Рост культуры E. coli на чашках Петри в присутствии 20% водной суспен-
Рис. 3. Рост культуры St. albus на чашках Петри в присутствии 20% водной суспен
зии пыли электроцеха
Разницы между двумя концентрациями пыли 6 и 20% по биологическому эффекту не обнаружено.
Также в случае использования в качестве тест-культуры St. albus наблюдался синергизм роста бактерий St. albus и бактерий, содержащихся в пыли.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Физико-химические исследования различных образцов пыли свидетельствуют об их высокодисперсном характере со сложным макро- и микроэлементным составом. Изучение биологической активности показало отсутствие токсичности и отрицательного влияния на регенерацию кожи изученных образцов пыли. Установлена бактериальная зараженность пыли. При исследовании влияния образцов пыли на рост тест-культуры St. albus наблюдался синергизм роста бактерий St. albus и бактерий, содержащихся в пыли.
ЛИТЕРАТУРА
1. Крапивин Е В. Справочник по микробиологическим и вирусологическим методам исследования. М.: Медицина, 1973.-478 с.
BIOLOGICAL ACTIVITY OF THE DUST OF FUEL COMPLEXES
T.A. Baytukalov1,0.S. Pakhomov1, G.M. Zharmakhanova1, A.S. Shere-met1, V.I. Ivanova-Radkevich1,0.A. Bogoslovskaya1, N.N. Glushchenko1, I.P. Olkhovskaya2, M.N. Ovsyannikova2
1Department ofpharmaceutical and toxicological chemistry, medical faculty, RPFU, Miklukho-Maklaya, 8, 117198, Moscow, Russia 2 Institute for Energy Problems of Chemical Physics RAS. Leninski prospekt 38,
Bid. 2, 117334, Moscow, Russia
Physico-chemical study of various dust samples showed its highly-dispersed nature with complex macro- and microelemental composition. The biological activity study of the dust samples showed the lack of toxicity and negative influence on the skin regeneration. The samples show the bacterial contamination. During the study of the dust influence on the growth of St. albus we have discovered the synergism of St. albus and the bacteria contained in dust samples.
