CC BY
22
УДК 543.97
Г. И. Гумерова, Э. В. Гоголь, Ю. А. Тунакова, Д. Г. Савинов ПРОБЛЕМЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭКОТОКСИЧНОСТИ ПРОБ, СОДЕРЖАЩИХ ДИОКСИНЫ
Ключевые слова: диоксины, токсичность, биотестирование.
При определении либо подтверждении токсичности многих соединений одним из наиболее распространенных методов является биотестирование. Но для некоторых ксенобиотиков данный метод контроля неинформативен, так как они не обладают острой токсичностью, а являются канцерогенами и мутагенами.
Keywords: dioxins, toxicity, biological testing.
In determining or confirming the toxicity of many compounds with one of the most common methods is the biological testing. But for some xenobiotics this control method uninformative, as they do not possess the acute toxicity and are carcinogens and mutagens.
Образование ПХДД/ПХДФ возможно из ароматических соединений - прекурсоров, в присутствии доноров хлора и наличии катализаторов - переходных металлов. В качестве прекурсоров могут выступать такие ароматические соединения, как хлорбензолы, хлорфенолы, фенолы и производные бензола. Весьма эффективным катализатором, ускоряющим превращение ароматических прекурсоров до хлорированных диоксинов и дибензофуранов, является хлорид меди (II) [1, 2].
Водные объекты подвержены загрязнению диоксинами, т.к. находящиеся в воде гуминовые и фульвокислоты - естественные источники феноль-ных веществ - в процессе воздействия на них активного хлора преобразуются в 2,4,5-трихлорфенол, пентахлорфенол и другие хлорфенолы, а далее в соединения диоксинового ряда (рисунок 1.).
Рис. 1 - Образование диоксиноподобных ксенобиотиков из фенола в качестве прекурсора
При этом данный процесс может происходить при комнатной температуре и без специального подбора катализаторов. Воздействие УФ излучения дополнительно ускоряет образование диоксинов, так как усиливает реакционную способность хлора. Это явление хорошо известно в нашей стране, где хлорирование является стандартной процедурой водо-подготовки, а измерение содержания хлорфенолов техническими средствами выполняется чрезвычайно редко. Косвенно это отражено в ГОСТе на питьевую воду: ПДК фенола в нехлорируемой воде составляет 0,1 мг/л, а в хлорируемой - 0,001 мг/л [3].
Исходя из того, что фенол является прекурсором образования диоксинов, на первом этапе эксперимента были подготовлены 3 модельные пробы:
1. Используя дистиллированую воду, соли (СиС12, РеС13), и фенол, была подготовлена модельная проба № 1, имитирующая фоновое содержание фенола в Куйбышевском водохранилище (концентрация 0,01 мг/л);
2. Модельная проба № 2, имитирующая обеззараживание питьевой воды хлорированием при водоподготовке, готовилась путем обработки пробы № 1 газообразным хлором, полученным в результате электролиза №С1;
3. Модельная проба № 3 была получена путем добавления в пробу № 1 раствора №ОС1, в качестве которого использовался хозяйственный отбеливатель, и обработана УФ - лампой, что интенсифицировало образование диоксиноподобных соединений, особенно в присутствии ионов железа (Бе3+) и меди (Си2+) в качестве катализатора.
Именно проба № 3 имитировала условия, создаваемые при смешении бытовых стоков с природными водами в летний период. Скрининговый анализ на содержание диоксинов в растворе проводился по [4]. Если в растворе содержались диокси-ноподобные соединения, при добавлении индикатора на основе азотистых соединений, раствор окрашивался в желтый цвет.
На втором этапе эксперимента проводилось биотестирование подготовленных модельных проб для подтверждения отсутствия острой токсичности диоксиноподобных соединений и невозможность их определения скрининг - анализом на живых системах. Биотестирование проводили в соответствии с [5, 6]. Определение критерия токсичности проводили в соответствии с [7, 8].
Методики основаны на определении смертности и изменений плодовитости простейших при воздействии токсических веществ, присутствующих в исследуемой водной среде, по сравнению с контрольной культурой в пробах, не содержащих токсических веществ (контроль).
Острое токсическое действие исследуемой воды определяется по их смертности (летальности) за определенный период экспозиции. Критерием острой токсичности служит гибель 50% и более це-риодафний и инфузорий за 48 часов в исследуемой
воде при условии, что в контроле гибель не превышает 10%.
В экспериментах по определению острого токсического действия устанавливают:
- острую токсичность или среднюю летальную концентрацию отдельных веществ (кратность разбавления вод или водной вытяжки из почв, осадков сточных вод и отходов, содержащих смеси веществ), вызывающую гибель 50% и более тест-организмов;
- безвредную (не вызывающую эффекта острой токсичности) концентрацию отдельных веществ (кратность разбавления вод или водной вытяжки из почв, осадков сточных вод и отходов, содержащих смеси веществ), вызывающую гибель не более 10 % тест-организмов.
Хроническое токсическое действие исследуемой пробы или водной вытяжки из почв, осадков сточных вод и отходов определяется по смертности и изменению их плодовитости за период 7 и более суток в исследуемой воде по сравнению с контролем. Критерием хронической токсичности служит гибель 20% и более тест - организмов и (или) достоверное отклонение в плодовитости из числа выживших по сравнению с контролем.
Таблица 1 - Кратность разведения водной вытяжки отхода в зависимости от класса опасности
Класс опасности отхода Кратность разведения водной вытяжки отхода, при которой вредное воздействие на гидробионтов отсутствует
I >10000
II От 10000 до 1001
III От 1000 до 101
IV <100
V 1
Биотестирование проводили на инфузориях-туфельках Paramecium caudatum и дафниях Ceriodaphnia affinis. Полученные результаты представлены в табл. 2.
Таблица 2 - Результаты биотестирования
Вид кон- Наименова- Вид Пока- Класс
тролируе- ние тест - опыта затель опас-
мого объ- объекта, ток- ности
екта методика сично-сти
Проба Paramecium Острый Ток-
воды с caudatum сично, 2 (вы-
модель- ПНД ФТ 14. Кр(10)= соко-
ным со- 1:2:3.13-06 6000 опас-
держанием Кр(50)= ный)
фенолов 5000
Ceriodaphnia Острый Ток-
affinis сично,
ФР.1.39.2007 Кр(10)=
.03221 5000
Кр(50) 2000
Проба Paramecium стрый Ток-
воды, caudatum сично,
содержа- ПНД ФТ 14. Кр(10)= 4 (ма-
щая диок- 1:2:3.13-06 10 лоопас
сины ный)
Ceriodaphnia стрый Ток-
affinis сично,
ФР.1.39.2007 Кр(10)=
.03221 50
Таким образом, результаты биотестирования показали, что для ксенобиотиков типа диоксина острая токсичность не является критерием опасности, поэтому данный метод контроля для ксенобиотиков, которые не обладают острой токсичностью, а являются канцерогенами и мутагенами, не информативен. Главная опасность, исходящая от соединений такого типа, заключается в их отдаленных последствиях и их пагубное воздействие происходит только при попадании в организм и вступлении в метаболизм под действием ферментов.
Литература
1. Ившин, В.П. Диоксины и диоксиноподобные соедине-
ния: пути образования, свойства, способы деструкции / Ившин В.П., Полушин Р.В.- Марий Эл: Изд-во Марийского государственного университета, 2005. - 320 с.
2. Гоголь, Э.В., Тунакова, Ю.А., Гумерова, Г.И., Исхако-ва, М.Н., Богданова, Д.А. Экспресс- анализ в экохи-мии. // Научный журнал «Вестник Казанского технологического университета». - 2013 .- Т.16, № 1. - С. 163-167
3. http://crowngold.narod.ru/articles/dioxini.htm
4. Guardigli A., Chow W., Lefar M.S., Agric J. Determination of some acidic herbicides by thin-layer chromatography // Food Chem.- 1971.- 19(6).- P. 1181-2
5. Методика определения токсичности воды и водных вытяжек из почв, осадков сточных вод, отходов по смертности и изменению плодовитости цериодафний. ФР. 1.39.2007.03221
6. Методика определения острой токсичности питьевых, пресных природных и сточных вод, водных вытяжек из почв, осадков сточных вод и отходов по смертности дафний (Daphnia magna straus). ПНД Ф Т 14.1:2:4.1206; Т 16.1:2.3:3.9-06.- Москва.- 2006
7. Временная инструкцией по подготовке проб при определении экспериментальным методом класса опасности отходов для окружающей природной среды № 247 от 25.03.2002
8. Критерии отнесения опасных отходов к классам опасности для окружающей природной среды № 511 от 15.06.2001
© Г. И. Гумерова - ст. преп. каф. общей химии и экологии, КНИТУ- КАИ; geri6872@mail.ru; Э. В. Гоголь - канд. хим. наук, доцент каф. общей химии и экологии, КНИТУ- КАИ, ellinagogol@bk.ru; Ю. А. Тунакова - д-р хим. наук, профессор кафедры технологии пластических масс КНИТУ, juliaprof@mail.ru; Д. Г. Савинов - студент каф. общей химии и экологии КНИТУ -КАИ, Dima92sav@yandex.ru.
© G. I. Gumerova - senior teacher of "General Chemistry and Ecology", KNRTU-KAI, geri6872@mail.ru; E. V. Gogol - Ph.D., Associate Professor of "General Chemistry and Ecology", KNRTU-KAI, ellinagogol@bk.ru; J. A. Tunakova - Doctor of Chemistry, Professor of "Technology of plastics", KNRTU, juliaprof@mail.ru, D. G. Savinov - student of "General Chemistry and Ecology", KNRTU-KAI, Dima92sav@yandex.ru.
