CC BY
5
УДК 6Н.777:579]-02:[628.191:615.285.7
Н. Ю. Караева
ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ НЕКОТОРЫХ ГЕРБИЦИДОВ НА ПАТОГЕННУЮ МИКРОФЛОРУ В ВОДЕ ОТКРЫТЫХ
ВОДОЕМОВ
II ММИ им. Н. И. Пирогова
Широкое применение пестицидов в сельскохозяйственном производстве приводит к значительному загрязнению ими открытых водоемов. Попадая в водоемы, пестициды, в том числе гербициды, оказывают определенное отрицательное действие на гидрохимический режим, а также микрофлору этих водоемов [1—5].
В приведенных в последние годы исследованиях установлено, что поверхностно-активные вещества, нефть, различные химикаты способны изменять процессы жизнедеятельности патогенных бактерий, удлинять сроки их выживаемости в воде, влиять на морфологические, биохимические и серологические свойства микроорганизмов
В отношении влияния гербицидов на патогенную микрофлору сведений в литературе практически нет.
Учитывая актуальность данного вопроса, целью исследований явилось изучение влияния ряда широко применяемых пестицидов из группы гербицидов на процессы жизнедеятельности патогенных бактерий в воде открытых водоемов. Изучено влияние трех гербицидов, которые используются для удаления сорной растительности на полях и для уничтожения водорослей в прудах: аминная соль 2,4-Д, пиклорам, симазин.
Экспериментальные исследования выполнены в модельных водоемах объемом 10 л с нативной и автоклавированной речной водой из Москвы-реки при температуре 18—20°С с использованием в качестве тест-микроорганизма штамма Б. ¿ирЫтипшп Л» 97-Г, полученного из Государственного НИИ стандартизации и контроля биологических препаратов им. Л. А. Тарасевича. Заражающая доза 105 микробных клеток в 1 л. Такая доза позволяет определить количество изучаемого тест-объекта путем посева воды на висмутсульфитный агар без использования сред обогащения. В модельные водоемы вносили гербициды в различных концентрациях, одна из которых была на уровне ПДК, а две другие — в 10 раз больше и в 10 раз меньше уровня ПДК. Таким образом было изучено влияние гербицидов в следующих концентрациях: аминная соль 2,4-Д —2—0, 2—0,02 мг/л; пиклорам — 100— 10—1 мг/л; симазин—10—1—0,1 мг/л. Количество и свойства микроорганизмов контролировали в течение 30 сут путем посева 0,1 мл воды на висмутсульфитный агар в течение 5 сут ежедневно, а затем 1 раз в неделю. Действие гербицидов оценивали по изменению относительно контроля сроков гибели, морфологических, био-
*
химических, серологических свойств микроорга- < низмов. Морфологию выросших колоний изучали на плотных питательных средах — мясопеп-тонном и висмутсульфитном агаре. Характер роста в жидких средах исследовали на мясопеп-тонном бульоне. Биохимические свойства определяли путем посева на «пестрый ряд» (глюкоза, лактоза, маннит, сахароза, арабиноза), среду Олькеницкого (сероводород, лактоза, глюкоза, мочевина). Кроме того, использовали бумажные индикаторные системы СИБ, изготовленные Горьковским НИИ эпидемиологии и микробиологии. Серологические свойства сальмонелл определяли путем постановки реакции агглютинации на стекле с монорецепторными О- и Н-сы- ^ воротками. Помимо этого, проводили тест на£ подвижность (культуру вносили уколом в пробирку с полужидким агаром).
Проведенные исследования показали, что изученные гербициды в речной нативной и в речной автоклавированной воде оказывают определенное влияние на жизнедеятельность тест-микроорганизмов, как правило, удлиняя сроки выживаемости и увеличивая уровень высеваемости. Однако интенсивность этого влияния проявляется по-разному. В нативной речной воде при концентрации амкнной соли 2,4-Д 2 мг/л к 6-му дню наблюдения отмечается увеличение числа сальмонелл, а затем с 15-го дня происходит уменьшение численности бактерий, которая, однако, остается к концу эксперимента на два порядка выше контроля (рис. 1). В контрольной водоеме в первые 2 дня численность микробных
Рис. 1. Влияние аминной соли 2,4-Д на выживаемость
Э. 1урЫтипит в речной воде. Здесь и на рис. 2—3: по оси абсцисс — дни исслсдоадния; по оси ординат — количество микрофлоры, / — контроль, 2 — 2 мг/л,
3 — 0,2 мг/л, 4 — 0.02 мг/л.
/ 2 3 4 5 6 Ю 15 20 25
Рис. 2. Влияние пиклорама на выживаемость Б. 1урЫти-пит в речной воде.
/ — контроль, 2—100 мг/л, 3—10 мг/л, 4— 1 мг/л.
клеток не изменяется, затем незначительно снижается к 15-му дню эксперимента, однако на 20-й день сальмонеллы уже не высеваются. Более низкие концентрации гербицида (0,2 и 0,02 мг/л) стимулируют увеличение численности микробных клеток.
В эксперименте с пнклорамом в концентрации 100 мг/л максимальное увеличение числа микробных клеток отмечено на 5-й день опыта, а с 10-го дня начинается резкое снижение, причем более значительное, чем в эксперименте с амин-ной солью 2,4-Д в концентрации 2 мг/л, но остаточные количества тест-микроорганизма и в этом случае превышают контрольные (рис. 2). В контрольном водоеме с 3-го дня наблюдается снижение числа сальмонелл, и на 20-е сутки опыта они не высеваются. Другие концентрации пиклорама (10 и 1 мг/л) обусловливают увеличение количества микробных клеток на 5—б-й день, а затем их число снижается до уровня, превышающего контрольный.
Симазин в концентрации 10 мг/л увеличивает »число микробных клеток значительно позже (лишь к 10-му дню), чем в предыдущих опытах, а затем происходит постепенное снижение, превышающее контроль. В контрольном водоеме
3 -
2 -
/ -
12 3456
го 25 зо
Рис. 3. Влияние снмазина на выживаемость Б. 1урЫти-пит в речной воде. / — контроль, 2— Ю мг/л, 5—1 мг/л, Л — 0.1 мг/л.
увеличения числа микробных клеток не обнаружено, а с 6-го дня опыта начинается постепенное снижение, и на 20-й день они не определяются (рис. 3).
В автоклавированной речной воде наблюдается несколько иная картина. Аминная соль 2,4-Д в концентрации 2 мг/л увеличивает число микробных клеток в течение первых 3 дней, а затем происходит постепенное снижение их численности, которая к 30-му дню опыта остается на высоком уровне (3000 микробных клеток в 1 мл). В контроле увеличения числа микробных клеток не происходило, а с 6-го дня отмечалось резкое уменьшение их численности, и на 30-й день они не высевались. Концентрации аминной соли 2,4-Д 0,2 и 0,02 мг/л увеличивали число микробных клеток до 4-го дня, а затем, как и при концентрации 2 мг/л, происходило снижение, но к 30-му дню количество микробных клеток превышало на два порядка контрольный уровень.
Симазин в концентрации 10 мг/л увеличивал число микробных клеток к 10-му дню опыта. В последующий период отмечалось уменьшение количества клеток, однако к 30-му дню их число оставалось на уровне, превышающем контроль на полтора порядка. В контроле наблюдалось постепенное уменьшение числа микробных клеток, и на 30-й день они не высевались. В более низких концентрациях симазин увеличивал число микробных клеток к 5-му дню эксперимента, а затем происходило снижение их количества
Пиклорам в испытанных концентрациях вызывал незначительное увеличение количества микробных клеток. Однако их число в конце эксперимента было выше, чем в контроле.
Снижение числа микробных клеток в контроле начинается с 6-го дня, и на 30-й день опыта сальмонеллы не высеваются.
Таким образом, анализируя результаты эксперимента, можно сделать вывод, что изученные гербициды оказывают на сальмонеллы практически одинаковое действие — стимулируют жизнедеятельность микробных клеток по сравнению с контролем и удлиняют сроки их выживания в речной нативной и автоклавированной воде.
При изучении морфологических свойств Э. 1у-рЫтипит установлено, что культуры, выделенные из воды на 3—6-й день в эксперименте с высокими и низкими концентрациями гербицидов, изменяют характер роста на висмутсульфит-ном агаре: появляются колонии мелкие (диаметром 1 мкм), зеленого, серого, серо-коричнево-го цвета, вытянутоовальной формы. На 10-й день эксперимента наряду с зелеными, коричневыми колониями высеваются черные колонии вытянутоовальной формы и в форме многогранников. На 20-й день практически все колонии имели вид многогранников зеленого, коричневого и черного цвета. На 30-й день продолжали высеваться зеленые, серые, коричневые колонии, чер-
ные с металлическим блеском в форме многогранников и около 30% колоний были круглыми с типичным металлическим блеском, но меньшего диаметра по сравнению с исходными штаммами. При микроскопировании отмечалось увеличение размеров клеток в мазках. В контрольных водоемах изменения морфологии не наблюдалось, выделенные в процессе опыта штаммы сальмонелл обладали типичными морфологическими свойствами.
При изучении биохимических свойств было установлено, что все культуры расщепляли глюкозу, галактозу, маннит, арабинозу, сорбит до кислоты и газа, но не ферментировали лактозу и сахарозу. После вегетироваиия штаммов в воде, зараженной гербицидами, часть их утрачивала способность ферментировать глюкозу до кислоты и газа, причем это наблюдалось у морфологически атипичных штаммов. При изучении декарбоксилазной активности было выявлено, что в водоемах с нативной речной водой при концентрациях пиклорама 100 мг/л и аминной соли 2,4-Д 2 мг/л происходит изменение некоторых свойств. С 10-го дня эксперимента у морфологически атипичных штаммов (в форме многогранника) утрачивается способность декарбо-ксилировать лизин, но они остаются активными по отношению к орнитину и аргинину.
Почти все выделенные штаммы агглютинизи-ровались специфическими сыворотками (О-сыво-ротками). Способность агглютинизироваться Н-сыворотками была утрачена у штаммов, выделенных из водоемов с концентрацией гербицидов, превышающей ПДК в 10 раз. Параллельно с изучением влияния гербицидов на процессы жизнедеятельности сальмонелл изучали стабильность этих соединений в водных системах путем определения остатков гербицидов в воде методом газожидкостной хроматографии.
В результате экспериментов установлено, что пиклорам — довольно устойчивое соединение и за 30 дней опыта разложения этого гербицида не происходит. Симазин разлагается к 6-му дню эксперимента на 50%, а на 30-й день его количество составляет около 30 % от исходного уровня. Аминная соль 2,4-Д — очень нестойкое соединение: уже на 6-й день эксперимента в воде определяются лишь следовые количества этого препарата.
Бактерии, метаболизируя гербициды, используют продукты их распада в качестве питательных сред. Причем сначала происходит своеобразная адаптация микроорганизмов к данному виду гербицида; как только микроорганизмы приобретают способность использовать гербициды в качестве источника питания, они начинают усиленно размножаться.
Стимулирующее действие изучаемых гербицидов на патогенную микрофлору водоемов можно, по-видимому, объяснить повышением проницаемости для питательных веществ оболочки клеток бактерий под действием гербицидов и использованием сальмонеллами в качестве доб.> вочного источника питания продуктов распад" гербицидов. Максимальное количество микробных клеток определяется на 5—10-й день эксперимента, что соответствует максимальному разложению гербицидов в эти же сроки. Пиклорам, являясь стабильным веществом, не разлагается полностью до 30-го дня, и в водоемах, загрязненных этим гербицидом, не происходит бурного размножения сальмонелл, так как отсутствует добавочный источник питания. Конечно, в процессе разложения гербицидов в водных системах участвуют не только микроорганизмы. Определенное действие оказывают водная флора и фауна, ультрафиолетовая радиация и ряд других факторов, однако важную роль в данном процессе играют и микроорганизмы, в том числе патогенные.
Полученные данные о стимулирующем влияМ. нии даже малых концентраций аминной соли 2,4-Д и симазнна на патогенную микрофлору речной воды имеют важное гигиеническое значение, так как интенсивное размножение патогенных бактерий и увеличение сроков их выживания в водоемах может оказать отрицательное воздействие на санитарную обстановку.
Результаты исследований свидетельствуют, что при установлении ПДК химических веществ в воде водоемов следует учитывать такой критерий, как изменение жизнедеятельности патогенной микрофлоры под действием нормируемых соединений.
Литература
1. Алешня В. В., Цацка А. А. //Гиг. и сан. — 1979. — № 11. — С. 76—77.
2. Багдасарьян Г. А., Талаева Ю. Г., Захаркина А. И. // Там же. — 1980. — № 7. — С. 52—56.
3. Лесников Л. А., Лузгин В. К■ // Съезд Всероссийск. гидробиологического о-ва, 4-й. Тезисы докладов. — Киев, 1981.— Ч. 3. — С. 88—90.
4. Сапегин Д. И., Кальсада И. Н., Кучер А. Г., Северинов И. С. //Гиг. и сан.— 1985. — № 8. — С. 78—80.
5. Эргашева Л. Э., Ильинский И. И. //Там же.— 1982.— № 10, —С. 24—26.
Поступила 09.06.87
Summary. The survey showed that herbicides such as ami-nosulfate 2,4-D (2-C, 2-0, 0.2 mg/1), simazin (10-1-0.1 mg/1) and picloram (100-10-1 mg/I) stimulated vital activity of Salmonella microbial cells, therefore the terms of their survival rate in native river and autoclaved water lengthened. Herbicide stimulating effect could be explained by raising permeability of bacteria cell membrane and Salmonella recovery of herbicide decomposition products as an additional nutrient supply.
