CC BY
28
праймеров. Предварительно проводили ПЦР с праймерами к гену 16S рРНК для детекции ДНК цианобактерий в исследуемых образцах.
Несмотря на присутствие в пробах потенциально токсичных видов цианобактерий при проведении ПЦР-анализа с ДНК фитопланктона озера Байкал гены синтеза микроцистинов выявлены не были.
Параллельно был проведен анализ наличия токсичных цианобактерий в ряде водохранилищ. Отбор проб производился в летние месяцы в период максимального прогрева воды, когда вероятность развития «цветения» была максимальной.
В пробах фитопланктона из Иркутского и Богучанского водохранилищ не было обнаружено цианобактерий, содержащих гены биосинтеза микроцистинов. В Братском, Усть-Илимском и Берешском водохранилищах был получен положительный результат ПЦР.
ПЦР-продукты были секвенированы с целью подтверждения их принадлежности к семейству генов биосинтеза цианобактериальных микроцистинов. BLAST-анализ выявил высокую гомологию (не менее 97 %) по гену mcyE для изолятов из Усть-Илимского и Берешского водохранилищ со штаммами Microcystis aeruginosa из базы данных GenBank, что позволяет говорить о развитии данного вида цианобактерий в исследуемых водоемах.
В Братском водохранилище обнаружена цианобактерия рода Anabaena, содержащая ген синтеза микроцистина, она имеет 99 % гомологии с морским штаммом Anabaena circinalis 90.
Разработанный и опробированный метод детекции генов mcyA и mcyE, ответственных за синтез микроцистинов, является быстрым и достоверным и может быть применен для анализа качества питьевой воды и прогнозирования появления цианотоксинов в любых водоемах.
Работа была выполнена при поддержке грантов РФФИ № 05-04-97222, Лаврентьевского конкурса молодежных проектов СО РАН № 140.
О.Н. Гордеева, Г.А. Белоголова
биогеохимические особенности микроэлементного состава молока сельскохозяйственных и техногенных районов южного Прибайкалья
Институт геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН (Иркутск)
Проблема оценки загрязнения пищевых продуктов химическими веществами имеет особую актуальность во всем мире, поскольку заболеваемость человека во многом обусловлена микроэлементозами, приводящими к состоянию дефицита эссенциальных элементов и избытку элементов-токсикантов, мигрирующих по трофической цепи в организм человека. Среди микроэлементов наиболее опасными для живых организмов являются тяжелые металлы и мышьяк. Их действие проявляется в ингибировании, блокировании метаболических процессов в организме, нарушении проницаемости клеточных мембран, снижении синтеза белка и увеличении фракции свободных аминокислот. По данным многих авторов, Hg, Pb, Cd, As обладают особой деструктивной активностью в живых организмах [3] и высокой техно-фильностью в окружающей среде.
Молоко среди продуктов питания занимает особое место. Наличие большого количества питательных веществ в нем делает молоко незаменимым, прежде всего, для детского организма, который обладает большой способностью накапливать элементы-токсиканты. В связи с этим изучение особенностей влияния техногенных факторов на микроэлементный состав молока может представлять большой интерес.
Особенности микроэлементного состава молока коров рассмотрены на примере Усть-Ордынского аграрного региона и техногенной территории г. Свирска, расположенной в пределах Приангарской промышленной зоны на берегу р. Ангары в 150 км от г. Иркутска. Наиболее опасным техногенным источником загрязнения здесь является промплощадка бывшего Ангарского металлургического завода по производству мышьяка для военной промышленности, расположенного в черте г. Свирска.
Образцы молока отобраны из частных хозяйств одновременно с опробованием почв. В Усть-Ордынском районе отобрано по 31, а в г. Свирске — по 15 проб молока и почв. Определение химического состава проб молока выполнялось методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой ISP-MS. Содержание ртути в молоке определено атомно-абсорбционным методом на спектрометре модели «РА-915 + ». Анализ почв проводился методом атомной абсорбции.
Основным источником загрязнения свирских почв являются отвалы огарков мышьяка бывшего металлургического завода, поэтому максимальное накопление элементов-токсикантов наблюдается в почвах, прилегающих к этому объекту. В почвах аграрных ландшафтов Усть-Ордынского региона, расположенного за пределами промышленной зоны, установлены минимальные содержания микроэлементов. Такая же закономерность установлена и по химическому составу молока, за исключением свинца (табл. 1).
Таблица 1
Средние содержания микроэлементов в молоке коров (мкг/л) и почвах (мг/кг) техногенных и аграрных ландшафтов Южного Прибайкалья
Ы Be Mn № Zn As Se Ag Cd Pb U Hg
Молоко 4,9 46,8 0,045 0,045 0,65 6,7 83 13,8 0,12 1,7 0,4 11,2 95 26,6 354 421,2 0,4 0,74 35 2,5 0,25 2,7 0,15 0,18 28,5 8,4 0,06 0,47 0,15 0,83 0,006 0,01
Почва 12,2 43,9 0,83 1,7 - 570 710 9 11,8 2£ 39,3 22,2 31,9 57,5 93 4.4 21.4 - 15 6 0,08 0,37 18,2 45,3 45 9,4 13 2 0,01 0,1
Примечание: в числителе - п. Усть-Орда, в знаменателе - г. Свирск.
На химический состав молока может влиять не только техногенез, природные биогеохимические факторы, но и свойства молока — жирность [1], состав различных его фракций. Для изучения особенностей поведения химических элементов в различных фракциях молока изучен химический состав сыворотки, белковой и жировой частей молока. Химические элементы обладают разной способностью накапливаться в твердой фракции молока и в сыворотке. Так, по средним значениям содержаний Lil Ве, В, Сг, Rb, Sr, Мо, Sn, РЬ, Zn в большей мере концентрируются в сыворотке, переходят в подвижные формы. Такие элементы, как V, Мп, Бе, Со, №, Си, Ад, Cd, Sb, Т^ и, имеют повышенные содержания в твердой белковой и жировой фракции молока. Среди этой группы элементов Бе, Мп, Со, Zn, Си, Сг обладают эссенциальными свойствами для живых организмов. Свинец в молоке характеризуются противоположным поведением. В г. Свирске наблюдается увеличение содержания РЬ в твердой фазе молока (на сухое вещество) — 118 мг/кг, а в сыворотке — 26 мг/кг. В аграрном районе РЬ накапливается в сыворотке до 779 мг/кг, а в белке — до 27 мг/кг. Это можно объяснить различными формами нахождения свинца, являющегося сильным комплексообразователем. Свинец образует с биолигандами прочные соединения, обладающие ядовитыми свойствами и способными накапливаться в организме человека. Этим, по-видимому, объясняются, крепкие связи свинца с белковым веществом молока в техногенных условиях г. Свирска. И не случайно у детей г. Свирска, проживающих в зоне максимального загрязнения, содержание РЬ в волосах достигает 272 мкг/г, тогда как нормальное содержание этого элемента — 0,1 — 5,0 мкг/г. Неорганические соединения свинца менее токсичны.
В почвах г. Свирска были также изучены формы нахождения As, Cd, РЬ, Си, Zn, Сг, А1, Бе, Са, Мд, Мп, К, №, что позволило косвенно оценить возможность включения токсичных и эссенциальных элементов в пищевую цепь человека в условиях техногенного загрязнения. Экстракция форм элементов из почв проводилась по методике Кузнецова и Шимко [2], определение содержаний элементов в вытяжках — атомно-абсорбционным методом.
Результаты исследования показали увеличение подвижности всех изученных химических элементов в почвах вблизи отвалов огарков мышьяка. По мере удаления от техногенной зоны г. Свирска подвижность элементов в почвах снижалась. Наиболее мобильным элементом загрязненных почв, расположенных вблизи отвалов, стал Cd. Содержание его легкообменной фракции составило 2,1 — 5,5 мг/кг, тогда как ПДКвал Cd — 2,0 мг/кг. В огородных почвах г. Свирска повышена подвижность As, несмотря на более низкие валовые его содержания относительно техногенных почв. Содержание легкообменной формы As здесь — 9,5 мг/кг при ПДКвал 2,0 мг/кг.
Наличие в изученных почвах геохимических барьеров — органического вещества, Бе-Мп-гидроокислов, глинистых минералов, а также значения рН, близкие к нейтральным, — обусловило нахождение большей части элементов в составе малорастворимых органо-минеральных комплексов, что ограничило миграцию элементов в системе «почва — растение».
Таким образом, в районах распространения высокогумусных глинистых почв можно ожидать уменьшение поступления токсичных элементов в растения и молоко животных. Однако защитные свойства почв небезграничны. В какой-то момент может произойти разрушение органоминеральной части почвы с выбросом токсичных элементов в почвенный раствор и увеличение поступления их в растения.
Молоко животных, которое является одним из фрагментов трофической цепи человека, хорошо отражает геохимическую специфику загрязнения окружающей среды. Следует учитывать возможность возникновения очень токсичных форм нахождения тяжелых металлов в молоке животных техногенных районов, в частности при гигиенической оценке этого продукта.
литература
1. Горбатова К.К. Химия и физика молока: Учебник для вузов / К.К. Горбатова. — СПб.: ГИОРД, 2004. - 288 с.
2. Кузнецов В.А. Метод постадийных вытяжек при геохимических исследованиях / В.А. Кузнецов, Г.А. Шимко. — Минск: Наука и техника, 1990. — 88 с.
3. Ребров В. Г. Витамины и микроэлементы / В. Г. Ребров, О. А. Громова. — М.: «Алев-В», 2003. — 670 с.
