CC BY
8
)
иммунологических исследований в гигиене окружающей среды / Под ред. Г. И. Сидоренко, Ю. А. Рахманина.— М„ 1985,— С. 47-51.
12. Федосеева В. Н., Аристовская Л. В., Лебедев С. Н. // Методология, организация и итоги массовых иммунологических обследований.— Ангарск, 1987.— С. 28—29.
13. Федосеева В. Н., Пинегин Б. В. и др. // Гиг. и сан.— 1989,- № 3,— С. 17-19.
14. Bienenstock J. // Immunology.— 1980,— Vol. 41,— P. 249— 270.
15. ¡Mwton A. R., Asofsky R., Mage R. G. // J. Immunol.— 1970,— Vol. 107,- P. 397.
16. Sedmak J. J., Grossberg S. E. 11 Analyt. Biochem.— 1977,— Vol. 79,— P. 544-552.
Поступила 16.07.91
© А. Л. ПРЯДКО. Т. В. АЛЕКСЕЕВА. 1992 УДК 628.544:621.311.22
А. Л. Прядко, Т. В. Алексеева
ПРИМЕНЕНИЕ БИОТЕСТИРОВАНИЯ ДЛЯ ГИГИЕНИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ ТОКСИЧНОСТИ ЗОЛОШЛАКОВ ТЭЦ
НИИ общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Сысина АМН СССР, Москва
Загрязнение окружающей среды отходами промышленного производства в последние десятилетия приобретает все более широкие масштабы. Пристальное внимание в настоящее время привлекают предприятия теплоэнергетики. Это связано с тем, что хранение объемных золошлаковых отходов ТЭЦ представляет потенциальную экологическую угрозу возможного воздействия компонентов отходов на окружающую среду (почву, грунтовые воды, сельскохозяйственные растения) за счет входящих в их состав высокотоксичных элементов, в том числе тяжелых металлов [I, 4, 6, 13].
Вместе с тем золошлаковые отходы твердых топлив, образующиеся на ТЭЦ, являются ценным сырьем, которое может широко использоваться в народном хозяйстве для устройства подсыпок и строительства дорог, для производства строительных материалов и т. д.
В настоящее время разработана технология применения в сельском хозяйстве золошлаков ТЭЦ как удобрений в чистом виде и в составе органоминеральных компостов. Однако гигиеническая оценка этих способов утилизации золошлаков по их влиянию на контактирующие среды не проводилась.
Сделано немало попыток оценить степень опасности промышленных отходов для окружающей среды и человека с помощью тех или иных химико-аналитических исследований и токсикологических экспериментов на теплокровных живо~-ных [3, 5, 7]. Но трудоемкость и высокая себестоимость этих методов являются существенным недостатком и снижает оперативную ценность результатов. Поэтому в последние годы все большее внимание привлекают работы по оценке токсичности различных водных сред с помощью биотестирования |2, 8, 10, 12].
Цель работы заключалась в оценке эффективности использования 4 тест-объектов для выявления биологического Действия золошлаков ТЭЦ.
Поскольку наиболее перспективными для использования в сельском хозяйстве являются золы бурых углей [6, 7], были изучены водные экстракты высококальциевой ирша-бородин-ской золы (проба № 5), низкокальциевой шатурской (про-5а № 1), азейской (проба № 2), ступинской (проба № 61,
а также кузнецкой каменноугольной золы (проба № 3) и золы ТЭЦ Селенгинского целлюлозно-картониого комбината — СЦКК (проба № 4). Исследуемые экстракты были подготовлены в соответствии с методическими рекомендациями, разработанными Государственным институтом гигиены Минздра- ^ ва Венгрии (Будапешт, 1985 г.). Для этого 10 г пробы гомогенизированной и подготовленной золы смешивали с дистиллированной водой в соотношении 1:10. После суточного отстаивания и механического встряхивания в течение 2 ч жидкую и твердую фазы сепарировали путем фильтрации [8].
Затем в полученных водных вытяжках методом атомно-абсорбционной спектрометрии определяли содержание тяжелых металлов: марганца, меди, стронция, никеля, магния, хрома, цинка, кобальта, кадмия, свинца, железа.
В дальнейшем биотестирование проводили непосредственно на фильтратах проб золошлаков и при разбавлении их дехлорированной водой з разведениях 1:2, 1:3, 1:4, 1:5.
На первом этапе была проведена оценка потенциальной опасности поступления тяжелых металлов из золошлаков в их водные экстракты. Было установлено, что из 11 металлов, входящих в состав зол, в водные вытяжки переходят лишь стронций, магний, хром и железо, причем в незначительном количестве. Исключение составляла лишь вытяжка из золы Ирша-Бородинской ТЭЦ, где концентрация стронция достигала 28,54 мг/л, что, очевидно, связано с высоким содержанием металла в золошлаке (табл. 1).
На основании этих результатов можно заключить, что изучаемые золошлаки представляют собой сложную малорастворимую смесь элементов, представляющих потенциальную опасность для окружающей среды.
На втором этапе для ориентировочной оценки биологического действия золошлаков было проведено биотестирование их водных экстрактов на 4-тест объектах: инфузориях Tetra-hymena piriformis, дафниях Daphnia magna, одноклеточных водорослях Scenedesmus quadricauda, семенах злаковой культуры (ячмень).
Биотест на проращивание семян злаковой культуры дал возможность оценить степень фитотоксичности золы. Исследо-
Таблица I
Содержание элементов в пробах золошлаков (в мг/кг) (I) и их водных экстрактах (в мг/л) (II)
Элемент Шатурская Nt 1 Азейская № 2 Кузнецкая № 3 СЦКК № 4 Ирша-бородннская № 5 Ступинская № 6
1 II I II I II 1 II 1 11 1 II
Марганец 35,9 — 50,2 — 105,3 — 200,3 — 218,2 — 107,9 —
Медь 38,1 - 45,8 — 11,6 - 218,1 — 29,8 — 40,1 —
Стронций н. о. 0,68 н. о. 0.35 н. о. 0,3 6,5 0,2 108,2 28,54 и. о. 0,27
Никель 82,5 — 61,5 - 39,6 0,1 61,0 — 138,2 — 60,5 —
Загний 164,2 2,67 200,1 1.05 156,1 2,5 196,3 1,92 313,9 0,67 205,5 1,90
»ром 6,2 - 4,3 0.02 2,3 — 31,1 — 2,2 — 3,3 -
Цинк 168.8 — 47,6 - 16,5 — 46,0 - 53,3 0,05 45,2 —
"бальт 12.6 - 3,5 — 3,2 — 36,0 — 9,5 - 3,8 —
Кадмий 2,7 — — — — — — — — — — —
Свинец 32,5 ____ _ ______
Железо 911,1 — 410,0 — 850,0 0,03 873,8 — 225,3 — 755,5 —
Примечание. Прочерк — ниже чувствительности определения; н. о. — не определяли.
Таблица 2
Результаты биотестирования водных экстрактов золошла-ков ТЭЦ
Зола
Бнотест
№ семена водо- дафнии инфу-
пробы ячменя росли зория
степень разведения, при которой наблюдался эффект воздействия
Шатурская 1 — 1:4 1:4 —
Азейская 2 — 1:4 1:4 —
Кузнецкая 3 — 1:2 1:2 Исходная
СЦКК 4 — 1:5 Исходная —
Ирша-бородин- 5 Исход- 1:5 1:3 Исходная
ская ная
Ступинская 6 — 1:5 1:5 Исходная
Примечание. Прочерк — отсутствие эффекта; «исходная», «1:2», «1:3» и т. д.— исходная концентрация.
вание проводили в соответствии с методическими рекомендациями [9|. Показателем воздействия являлось торможение роста корней семян ячменя, выраженное в процентах по отношению к контролю. Результаты опыта учитывали на 7-е сутки. Как видно из результатов, представленных в табл. 2, фитотоксическим свойством обладает только нативный экстракт ирша-бородинской золы. Для других проб эффект не был выявлен.
Изучение токсичности воды экстрактов золы проводили на культуре одноклеточной зеленой водоросли сценедесмус, которая является необходимым тест-объектом при определении загрязнения воды [11]. Влияние исследуемых экстрактов проб золы определяли по показателю роста численности клеток сценедемуса по сравнению с контролем в течение 30 сут. Было выявлено слабое угнетающее действие на рост водорослей во всех исследуемых образцах (см. рисунок). Наибольший эффект давала проба № 1 в разведении 1:4 (кривая II). В разведении 1:4, проба №6 оказывала стимулирующее действие (кривая 63).
Большое значение для выявления загрязнении различных водных сред приобретает биотестирование на дафниях и инфузориях. Эксперимент на дафниях проводили по общепринятой методике |11]. Эффект воздействия определяли по сред-нелетальной концентрации (разведению) исследуемых проб.
При проведении биотестнровання на дафниях наибольшее токсическое действие оказывали водные экстракты проб.золы Шатурской, Азейской и Ирша-Бородинской ТЭЦ. В исходном экстракте этих зол 100 % гибель дафний происходила за 48 ч. Несколько меньшая токсичность выявлена у зол. Кузнецкой и Ступинской ТЭЦ, исходные экстракты которых оказывали среднелетальное действие за 96 ч. Экстракты золы СЦКК токсического эффекта не давали (см. табл. 2).
Биотестирование на тетрахименах проводили также по традиционной методике (11). Показателем токсичности исследуемых образцов являлось наличие погибших инфузорий, изменение характера движения. Исследование токсичности экстрактов золы на тетрахименах выявило отсутствие острой токсичности во всех пробах, кроме ирша-бородинской золы. При проведении хронического эксперимента было выявлено наличие слабого эффекта угнетения подвижности инфузорий в экстрактах кузнецкой и ступинской золы и отсутствие отрицательного действия на подвижность инфузорий экстрактов проб шатурской и азейской золы (см. табл. 2).
Полученные результаты позволяют сделать вывод о достаточной степени чувствительности бнотестов для выявления токсических свойств водных экстрактов золы. Биотестирование водных вытяжек золы на зеленых водорослях и дафниях обнаруживает токсические свойства во всех исследуемых пробах. Причем для водорослей пороговые концентрации (разведения водных вытяжек) в целом ниже, чем для дафний. Эти 2 тест-объекта особенно чувствительны по эффекту воздействия к эстракту ирша-бородинской золы. Такое несоответствие влияния веществ на разные тест-объекты достаточно часто наблюдается при биотестировании и обусловлено биологической специфичностью тест-объектов. Кроме того, повышенное содержание стронция в ирша-бородинской золе, ве-
Влияние водных экстрактов золы исследуемых проб при их разведениях 1:2, 1:4 и 1:5 на рост культуры водорослей сценедесмус (N1 — среднее из 3 повторностей).
N число клеток водорослей (в млн на 1 мл); Г - время опыта (в сут). 11-13- проба № I; 21 — 23 проба Л» 2; 31 33 проба Л» 3; ■// 43 проба № 4; 51—53 — проба № 5; 61- 63 — проба NI 6. Первая из каждых трех проб - и разведения 1:2; вторая 1:3; третья 1:4.
роятно, не влияет на дафний, однако далеко не безразлично для зеленых водорослей.
При сопоставлении чувствительности биотестов необходимо учитывать время проведения опытов. Поскольку при выявлении токсичности изучаемых зол наиболее ценной является экспресс-оценка их биологического действия, следует отдать предпочтение самым краткосрочным биотестам, в частности тестам с инфузориями (время экспозиции 24—48 ч) и дафниями (24—96 ч).
По нашему мнению, для ориентировочной оценки токсичности исследуемых промышленных отходов необходимо использовать набор биотестов, представляющих различные группы организмов.
Литература
1. Давыдова II. А. // Всесоюзное совещание «Геохимия техногекеза», 1-е: Тезисы докладов.— Иркутск, 1985. Вып. 1,— С. 24-28.
2. Дюндик О. Б., Осипова Е. В., Гиль Т. А. и др. // Науч. докл. высш. школы. Бнол. науки,— 1988. -№ 1,— С. 63-67.
3. Дюндик О. Б.. Осипова Е. В., Казаринова Т. Ф. и др. // Биология внутр. вод (ннформ. бюл.).—1987,—№ 75.— . 62-64.
4. Земба С. // Международ, с.-х. журн,— 1980,—№ 3,— С. 48-51.
5. Козырева Е. И.. Сутурин А. Н., Бычинский В. А. и др. // Геохимия техногенеза.— Новосибирск, 1986.— С. 52—56'.
6. Кузьмич М. А., Пушкарева М. М., Величко В. А. и др. // Кальцийсодержащие отходы промышленности. Краткая характеристика, годовой выход и запасы.— М., 1987.
7. Савинкина М. А., Логвиненко А. Т. Золы канско-ачннских бурых углей.— Новосибирск, 1979.
8. Санитарно-гигиенические правила переработки и обезвреживания промышленных отходов // Методы исследования опасных отходов,—Будапешт, 1985.— С. 201—208.
9. Методические рекомендации по гигиеническому обоснованию ПДК химических веществ в почве.— М., 1982.
10. Методические основы бцотестировання и определения генетической опасности отходов, поступающих в окружающую среду.- М„ 1990.
вод. Черноголовка, 1988.—
качества водной среды.— М..
11. Методы биотестнровання С. 42—44, 50—57, 89—94.
12. Методы биотестирования 1989,-С. 3-9; 119-122.
13. Сагу Е. Е.. Gilbert М., Bache С. А. et environm. Contam. Toxicol.— 1983,— Vol. P. 418—423.
al. 31,
// N
Bull.
4.—
Поступила 16.07.91
