ПЛАСТИК КАК ПЕРЕНОСЧИК ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

Слободскова В. В. и др. Пластик как переносчик ...

DOI: 10.24412/cl-34446-2023-4-145-147

ПЛАСТИК КАК ПЕРЕНОСЧИК ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ

В. В. Слободскова, Н. В. Довженко, С. П. Кукла, А. А. Мазур

Тихоокеанский океанологический институт им. В. И. Ильичева ДВО РАН,

г. Владивосток [email protected]

Огромные объемы пластиковых отходов в Мировом океане в настоящее время являются одной из глобальных экологических проблем вследствие серьезной опасности для жизни морских обитателей. Длительное время считалось, что синтетические полимеры химически инертны за счет высокомолекулярных размеров и не относятся к опасным для здоровья животных и человека материалам. Однако относительно недавние исследования показали, что кроме потенциальной физической опасности фрагменты пластика и частицы микропластика несут и химическую угрозу [3]. В синтетических полимерах могут присутствовать низкомолекулярные фрагменты олигомеров, катализаторы, синтетические стабилизаторы, а также широкий спектр химических добавок (фталаты, бисфенол А, ПХБ, красители, пластификаторы и др.), придающих полимерам специфические потребительские характеристики [2].

Обладая относительно большой гидрофобной поверхностью, фрагменты полимеров способны адсорбировать и насыщаться разнообразными стойкими и высокотоксичными химическими веществами (ПХБФ, ДДТ, НФ, ПАУ и др.), осуществляя их распространение и перенос с различных источников загрязнений в прибрежные и открытые воды океана [4; 6].

Материалы и методы исследования

В своей работе для оценки воздействия фрагментов полиэтилена на взрослых особей Mutilus trossulus Gould, 1850 были проведены серии модельных экспериментов, в которых моллюски-фильтраторы после акклимации в лабораторных условиях кратковременно (в течение 72 ч) содержались в аквариумах в присутствии 2 видов фрагментов полиэтилена (ПЭ). В первой серии были использованы не побывавшие в употреблении фрагменты ПЭ (пакеты), полученные непосредственно от производителя - фасовочные пакеты отвечают требованиям ГОСТа на пленку ПНД (16338-85). Во второй - свободно плавающие листовые фрагменты ПЭ, выловленные в толще воды бухты Золотой Рог (залив Петра Великого, Японское море), где концентрация отдельных загрязняющих веществ в воде [7] превышает ПДК в десятки раз («грязные» фрагменты ПЭ). Последние представляли собой лоскуты ПЭ, частично деградированные под воздействием кислорода, солнечного света (УФ) и колебаний температуры.

VII. Жизнь в водных экосистемах

С характерным запахом нефтепродуктов и разлагающейся органики. Цвет фрагментов варьировал от светло- до темно-коричневого.

Для определения генотоксичности использовали пищеварительную железу и жабры. В работе был использован метод ДНК-комет (Comet assay) [5] для оценки степени повреждения молекулы ДНК клеток жабр и пищеварительной железы мидий, подвергшихся воздействию разных видов пластика. После подсчета в образце количества комет, принадлежавших к классам с различной степенью повреждения, под-считывался индекс генетического повреждения (ИГП) по формуле, предложенной в работе Cavas и Konen, 2008 [1].

Результаты всех экспериментов обрабатывали с помощью пакетов программ Excel и Statistica. Достоверность различий между выборками определяли по непараметрическому критерию Манна - Уитни. Различия считали статистически достоверными приp < 0,05.

Результаты и обсуждение

По данным кометного анализа, в клетках жабр и пищеварительной железы особей, содержавшихся в присутствии «чистых» фрагментов ПЭ, степень повреждения ДНК, которую мы оценивали как процент ДНК, мигрирующей в электрофоретиче-ском поле в «хвост» образующихся комет, увеличилась, по сравнению с контрольными моллюсками, практически, в 2 и 1,5 раза соответственно. В то же время у экспериментальных моллюсков в присутствии фрагментов ПЭ из бухты Золотой Рог этот показатель был еще более выражен и вырос в 2,5 и 4 раза соответственно (табл. 1).

Таблица 1

Уровень повреждения ДНК в клетках исследуемых тканей мидий в экспериментальных условиях (среднее ± стандартное отклонение, n = 15)

%ДНК в «хвосте» ИГП

Жабры Пищеварительная железа Жабры Пищеварительная железа

Контроль 2,59а±0,48 3,35а±0,67 0,18 0,27

Чистый ПЭ 5,21б±0,61 5,39б±0,33 0,40 0,41

Грязный ПЭ 10,79в±1,17 8,62в±0,81 0,79 0,59

*Буквами обозначены значения, достоверно отличающиеся друг от друга (р < 0,05).

Кроме того, анализируя распределение ДНК комет по классам было обнаружено снижение количества комет, относящихся к классу Со, для которого характерны неповрежденные жизнеспособные клетки в жабрах мидий, находящихся в воде в присутствии как чистых фрагментов ПЭ так и загрязненных. В то же время заметно увеличение процента комет классов С1 и С2 для которых характерно умеренное повреждение ДНК клеток, что в свою очередь указывает на проявление генотоксичных свойств (рис. 1).

Слободскова В. В. и др. Пластик как переносчик .

Учитывая характер проведенных нами модельных экспериментов (относительно большие фрагменты ПЭ и орга-низмы-фильтраторы), есть все основания полагать, что ведущим фактором, определяющим генотоксический эффект у экспериментальных мидий, стал химический фактор. Другими словами, оба вида фрагментов пластика являются источником химических веществ, вызвавших у животных увеличение детсруктивных изменений в молекуле ДНК клеток жабр и пищеварительной железы. В поисках объяснений полученных результатов следует особо подчеркнуть следующее, если в первом случае свежесинтезированные, не побывавшие в применении фрагменты ПЭ являются источником исключительно эндогенных химических веществ, использующихся при синтезе этого полимера, то фрагменты ПЭ, выловленные (извлеченные) из воды бухты Золотой Рог, несут широкий спектр химических соединений, загрязняющих данную акваторию.

Исходя из полученных нами экспериментальных данных можно сделать вывод о том, что реальная опасность синтетических полимеров связана не только лишь с поглощением данных материалов гидробионтами, но и с обилием токсикантов как эндогенной, так и экзогенной природы, связанных с данными полимерами.

Работа выполнена при поддержке гранта РНФ 23-27-00361.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Cavas T., Konen S. In vivo genotoxicity testing of the amnesic shellfish poison (domoic acid) in piscine erythocytes using the micronucleus test and the comet assay // Aquatic Toxicology. 2008. Vol. 90. P. 154-159.

2. Hamlin H. J., Marciano K., Downs C. A. Migration of nonylphenol from food-grade plastic is toxic to the coralreef fish species Pseudochromis fridmani // Chemosphere. 2015. Vol. 139. P. 223-228.

3. Lithner, D., Larsson, A., Dave, G. Environmental and health hazard ranking and assessment of plastic polymers based on chemical composition // Science of the Total Environment. 2011. Vol. 409. P. 3309-3324.

4. Plastic resin pellets as a transport medium for toxic chemicals in the marineenvironment / Y. Mato [et al.] // Environmental Science & Technology. 2001. Vol. 35. Р. 318-324.

5. NanoGenotoxicology: the DNA damaging potential of engineered nanomaterials / N. Singh [et al.] // Biomaterials. 2009. Vol. 30. P. 3891-3914.

6. Transport and release of chemicals from plastics to the environment and to wildlife / E. L. Teuten [et al.] // Philosophical Transactions of the Royal Society of London B. 2009. Vol. 364. P. 2027-2045.

7. Качество морских вод по гидрохимическим показателям // Ежегодник 2016 / под ред. А. Н. Коршенко. Москва : Наука, 2016. 190 с.

юо £0 60 40 20

Распеределве ДНК шче: по классам, %

1Й А П F

Контроль Чистый ПЭ Грязный ПЭ| Контроль Чистый ПЭ ГряэныйГО| Жабры Пнщевзрнгельиа! железа

□ СО аС1 IC2 асз

Рис. 1. Соотношение классов ДНК комет в соответствии со степенью повреждения