CC BY
9
Гигиена воды, санитарная охрана водоемов и почвы
© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 1994 УДК 613.31-074
М.П.Захарчепко, С.М.Ткачук, Л.Е.Яковлева, В.В.Гайдамака, П.Г.Ромашов, B.C.Бородин
ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ЭКСПРЕСС-ДИАГНОСТИКА ТОКСИЧНОСТИ ДЕЗИНФЕКТАНТОВ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ С ПОМОЩЬЮ БИОТЕСТИРОВАНИЯ
Санкт-Петербургский государственный санитарно-гигиенический медицинский институт
Как известно, оценка безопасности химических веществ, в том числе новых реагентов для дезинфекции воды, проводится с помощью сани-тарно-химических и токсикологических исследований. Однако классические методы токсикологических экспериментов на теплокровных животных длительны и трудоемки. Существенным недостатком является и их высокая себестоимость. В связи с этим в последние годы все большее внимание уделяется ускоренным методам токсикологического контроля, позволяющим проводить исследования в условиях in vitro с помощью биотестирования [3, 8, Ю, 12].
Согласно данным Агентства по охране окружающей среды США, в информационную систему о токсичности вод введены сведения по результатам биотсстирования, выполненного на основе 46-50 тест-исследований с использованием 145 тест-организмов. Во Франции оценка качества водной среды по токсикологическим показателям является обязательной в «Системе контроля качества пресных вод» на межведомственном уровне [18]. Аргументами в обосновании целесообразности широкого применения биотестирования являются универсальность, экспрессность, простота, доступность и дешевизна.
В последние годы неоднократно обсуждались вопросы гигиенической экспресс-диагностики качества факторов окружающей среды [2, 19, 20], в частности воды, на основе биотсстирования [3, 13, 161. При изучении особенностей тестирования гидробионтов к воздействию антропогенных загрязнителей в настоящее время разработано около 40 методик биотестирования и их модификаций и эта работа продолжается. В качестве тест-организмов используются различные объекты — бактерии, водоросли, простейшие, беспозвоночные, рыбы, ферментные системы и др. В связи с тем что не все тест-организмы равноценны по значимости, применение одного тест-организма в оценке качества воды недопустимо и неинформативно [15, 16]. Высокая чувствительность тест-организмов к действию некоторых химических веществ привела даже к идее о возможности полной замены всех гигиенических нормативов единственным методом контроля — биотсстированием [5 ].
Экстраполяция полученных в опытах in vitro данных на целостный организм является, пожалуй, наиболее сложным и дискуссионным аспектом проблемы. Вместе с тем, по данным отечественной и зарубежной литературы [4, 11, 13, 14], существуют достаточно обоснованные сведения о том, что результаты, полученные in vitro, могут
быть с вполне приемлемой точностью экстраполированы на целостный организм.
В наших исследованиях с целью выявления биологического действия нового дезинфсктанта питьевой воды — препарата АОХ-К — и степени токсичности воды, обработанной АОХ-К и газообразным хлором, был применен комплекс методов биотестирования. В качестве тест-объектов использовались простейшие — Tctrachymena pyriformis, беспозвоночные — Daphnia magna, культура клеток перевиваемой линии — СПЭВ (почечный эпителий эмбрионов свиньи). При выборе тест-объектов учитывали ряд условий: простоту и доступность культивирования, достаточную экспрессность и восп роизводимость резул ьтатов.
Биотсстированию подвергали пробы воды, содержащие препарат АОХ-К и газообразный хлор в концентрациях 2, 3 и 9 мг/л активного хлора.
Методика биотсстирования с использованием ракообразных рода дафния является одной из наиболее широко применяемых в водной токсикологии [1, 3]. Это обусловлено тем, что дафнии широко распространены в природе, легко культивируются, обладают высокой чувствительностью к токсикантам различной природы. Эксперимент длительностью 24 ч позволяет выявлять острое токсическое воздействие исследуемой воды на дафний. О наличии и степени такого действия судили по критерию выживаемости — среднему количеству особей, выживших в тестируемой воде за указанное время. Гибель в исследуемой пробе дафний в количестве 16% и более в течение 24 ч оценивали как достоверную по сравнению с контролем, в качестве которого использовали водопроводную воду, профильтрованную через минеральные сорбенты. Условия содержания, культивирования дафний, а также процедура биотсстирования достаточно подробно изложены в литературе [6, 7].
Как видно из таблицы, пробы воды, обработанные препаратом АОХ-К и газообразным хлором, не оказывали токсического действия на дафний. Их гибель в опытных пробах составила не более 3-5%, и разница по сравнению с контролем была недостоверной (р>0,05).
Оценка качества воды с помощью Tetrachymena pyriformis по критерию задержки роста (CII) широко используется как в нашей стране, так и за рубежом [13, 17]. Методика основана на определении численности инфузорий при воздействии химических соединений по сравнению с контролем, в качестве которого применяется среда Лозина-Лозинского. Для биотестирования использовали безбактериальную культуру тетрахимен
1
3
Результаты биотсстирования воды, обработанной дезинфсктамтами (М±т)
Тест-организм и показателе Контроль Прсвзрат ЛОХ-К, мг/л Газообразный хлор, мг/л
2 3 9 2 3 9
Дафнии — выживаемость, % 100 97,3±1,0 95,0±0,8 93,0±0,4 Тетрахимены — число клеток,
тыс/см 14,6±0,7 13,6+0,5 13,9±0,7 13,8 + 0,4 Клетки СПЭВ — % окрашивания 6,2+0,5 8,2+1,0 7,6±0,4 7,5±0,1
Примечание. Звездочка — р<0,05 по сравнению с контролем.
96,2±0,5 97,1+0,6 96,0± 1,0
12.1+0,15* 11,1 ±0,25* 13,4+0,3 17,3±0,5* 19,3+0,6* 7,5±0,3
(штамм вЬ), культивируемую на аминопептидной среде с дрожжевым экстрактом без добавления солей при температуре 25°С. Критерием оценки токсичности исследуемой воды служила степень задержки роста культуры в течение 24 ч (СИ). Для определения количества тетрахимен суточную культуру клеток фиксировали 5% раствором формалина, вносили в камеру Горяева и подсчитывали в 5 больших квадратах.
Исследование токсичности проб воды с помощью этого теста выявило достоверные изменения (р<0,05) в ингибировании роста тетрахимен при обработке воды газообразным хлором в концентрациях 2 и 3 мг/л, что может свидетельствовать о токсичности изученных проб. Однако при дозе 9 мг/л выраженного токсического эффекта не отмечено, хотя и наблюдалась некоторая задержка в росте тетрахимен по сравнению с контролем (р>0,05). Вероятно, это свидетельствует о парадоксальном эффекте, когда с увеличением дозы токсиканта сила его воздействия ослабевает [9 ]. Что касается препарата АОХ-К, то при исследовании всех проб воды, обработанных этим дезин-фектантом, отрицательного действия на рост тетрахимен не выявлено.
При использовании в качестве биотеста культуры клеток СПЭВ клетки культивировали на среде Игла (90%) с добавлением сыворотки крупного рогатого скота (10%) при температуре 37°С в течение 24 ч. Условия и процедура биотестирования описаны в литературе [4 ]. Жизнеспособность клеток оценивали через 1 ч их контакта с исследуемой водой методом прижизненного окрашивания трипановым синим с последующим подсчетом в камере Горяева. Различие окрашиваемых клеток в исследуемой пробе и в контроле более 10% считали достоверным. В качестве контроля использовали среду Игла.
Полученные результаты свидетельствуют о выраженном цитотоксическом действии на почечный эпителий эмбрионов свиньи проб воды, содержащих газообразный хлор в концентрациях 2 и 3 мг/л. Разность между контролем и опытными пробами составила 11-13%, что указывает на достоверность различий (р<0,05). В то же время доза газообразного хлора 9 мг/л не оказывала цитотоксического действия. Вероятно, и при использовании данного биотеста наблюдается отмеченный выше парадоксальный эффект.
В эксперименте с препаратом АОХ-К не выявлено цитотоксического действия на клетки СПЭВ ни одной из исследованных проб воды.
Таким образом, проведенные исследования с
использованием набора биологических тестов показали, что пробы воды, обработанные препаратом АОХ-К в концентрациях 2, 3 и 9 мг/л, не вызывают токсического эффекта. Вода, содержащая газообразный хлор в дозах 2 и 3 мг/л, оказывает биологическое действие на тетрахимен и клетки СПЭВ.
Литература
1. Данильченко 0.11., Исакова Е.Ф., Ильичева Т.Ч., Строганов II.С. II Теоретические проблемы водной токсикологии. Норма и патология. — М., 1983.— С. 167-180.
2. Захарчечко М.П., Гончарук П.И., Кошслев Н.Ф., Сидоренко Г.И. Современные проблемы экогигиепы. Ч. 1-2. — Киев, 1993.
3. Красовский Г.П., Алексеева Т.Н., Егорова П.Л., Жолдакова З.И. II Гиг. и сап. — 1991. — № 9. — С. 13-16.
4. Культура животных клеток. Методы / Под ред. Р.фрешни: Пер. с англ. — М., 1989.
5. Лесников Л.Л., Исакова Е.Ф., Колосова Л.В. Опыты на дафниях: Метод, рекомендации по установлению ГЩК загрязняющих веществ для йоды рыбохозяйствепных водоемов. — М., 1986.— С. 34-48.
6. Методическое руководство по биотестированию воды. — M., 1991.
7. Методы биотестировапия вод. — Черноголовка.— 1988.
8. Прядко А.Л., Алексеева Т.П. II Гиг. и сан. — 1992. — № 3. — С. 69-70.
9. Путинцев А.И. II Теоретические проблемы водной токсикологии. Норма и патология.—М., 1983. — С. 89-95.
10. Рязанова В.Л., Елизаров ОН. Клеточные культуры как биологическая модель в токсикологических исследованиях: Науч. обзор. — М., 1989.
11. Сергеева М.Г., Туржова Е./>. II Гиг. и сан. — 1992. — № 5-6. — С. 71-72.
12. Туржова Е.Б., Сороколетова Е.Ф., Попов Ii.fi., Архангельская И.Б. II Там же. — 1993. — № 3. — С. 63-64.
13. Этлин С.Х., Лахонина Г.М., Ирлина И.С. и др. // Там же. — 1987. — № 9. — С. 80-82.
14. Colberg А. II Pharmacol. Rev. — 1984. — Vcl. 36, № 2. — P. 173-175.
15. Miller K.J., Emerging U.S. II Water Suppl. — 1988. — Vol. 6, № 1-2. — P. 217-225.
16. Nitsson J.R. II Europ. J. Protistol. — 1989. — Vol. 25, № 15. — P. 2-25.
17. Schultz T.W., Dumonl J.N. II J. Protozool. — 1987. — Vol. 24. — P. 164-172.
18. Vulliermet B. // Industry. Jalca. — 1980. — Vol. 75. — P. 233-275.
19. Zakharchenko M.P., Seluzhitski G.V., Akimov V.A. II Georg. med. — 1992. — № 22. — P. 55-66.
20. Zakharchenko MP., Seluzhitski G.V., Szerbo A.P., Ogarkov P.I. II Ibid. — 1993. — № 23. — P. 51-62.
Поступила 02.06.94
Summary. Toxicity of water treated by two disinfectants, AOKh-K and gaseous chlorine, was studied by biotesting on Daphnia magna, Tetrahymena pyriformis (TP) and renal epithelium of porcine embryo (REPE). The study showed that AOKh-K preparation is nontoxic and chlorine toxic for TP and REPE in concentrations 2 and 3 mg/1.
