ВЛИЯНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ НА БИОСИСТЕМЫ ПОЧВЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ЕЕ pH Текст научной статьи по специальности «Экологические биотехнологии»

венно у 2,2 и 7 % крысят. Появление пятен с укороченной шерстью отмечалось преимущественно в каудальной части тела. В I серии опытов изучаемые показатели практически не отличались от контрольных.

Таким образом, количества ртути и свинца, усвоенные картофелем при разовом внесении элементов в почву в дозах, равных ПДК (II серия), можно считать токсичными, так как данная смесь способна оказывать эмбриотоксиче-ское действие и вызывать отдаленные последствия интоксикации.

Смесь, содержащая 0,000148 мг/кг ртути и 0,00132 мг/кг свинца (I серия), не оказывает эм-бриотоксического и тератогенного действия.

Таким образом, результаты проведенных исследований позволяют сделать вывод, что в качестве ПДК в почве бинарной смеси ртути и свинца можно рекомендовать следующие величины: для ртути 1,05 мг/кг, для свинца 10 мг/кг. Лимитирующим является транслокационный показатель.

Литература

1. Ванхансн В. А.. Петровский К. С. // Гигиена питания.— Киев, 1980.— С. 195.

2. Григорьева Т. И., Перцовская А. Ф. // Гигиенические

аспекты охраны окружающей среды. — Будапешт, 1982.— С. 25—34.

3. Найштейн С. Я// Гиг. и сан.—1982. —№ 2. — С. 18— 24.

4. Чегринец Г. Я- // Гигиена водоснабжения, санитарная охрана водоемов и почвы. — Киев, 1974. — С. 115—118.

Поступила 06.05.86

Summary. Findings of the study on the effect of mcrcury and lead mixture on biocenosis, soil natural purification, and their translocation into plants along with the assessment of embryotoxic and teratogenic effect of the metals helped to recommend /MACs for mercury (1.05 mg/kg) and lead (10 mg/kg of soil). While establishing standards for mercury and lead mixture it was shown that its translocation served as a limiting factor.

УДК 614.771:669.018.674

А. Ф. Перцовская, Е. Л. Паникова, Н. Л. Великанов

ВЛИЯНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ НА БИОСИСТЕМЫ ПОЧВЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ЕЕ рН

НИИ общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Сысина АЛАН СССР, Москва

В настоящее время актуальной проблемой гигиены почвы является оценка последствий ее загрязнения химическими веществами в концентрациях, превышающих ПДК, и, в частности, изучение возможного действия загрязнения на функционирование важнейших биосистем: почва — растения, почва — микроорганизмы — биологическая активность почв. Данные литературы указывают на достаточно высокую чувствительность почвенной биоты и биологической активности почвы к действию различных концентраций тяжелых металлов, являющихся одним из наиболее опасГГЙх вшГов загрязнителей [1—8]. Известно, что отрицательное действие тяжелых металлов на биосистемы почвы в значительной степени обусловлено количеством их подвижных форм, корреляционно связанных с величиной рН почвы [1—4, 8]. Однако имеющаяся по этому вопросу информация крайне ограничена, что не позволяет дать оценку степени опасности превышения Г1ДК тяжелых металлов в почвах с различными значениями рН и прогнозировать возможность негативных изменений в биосистемах.

В связи с этим з работе была поставлена задача изучить на примере меди и никеля действие тяжелых металлов в концентрациях, превышающих ПДК, на почвенную микрофлору и биологическую активность почвы при различных

значениях рН: 4,2, 5,5 и 6,2. Различные концентрации тяжелых металлов в почве (меди от 10 до 450 мг/кг, никеля от 10 до 325 мг/кг) создавались путем внесения их воднорастворимых сер-но-кислых солей. При этом концентрация никеля в почве (по подвижным формам) была выше ПДК в 1,1—51,2 раза, меди —в 1,1—55,7 раза. В контрольных образцах почвы содержание меди составляло 13 мг/кг (валовая форма) и 1,7 мг/кг (подвижная форма), содержание нике- $ ля — соответственно 25 и 0,8 мг/кг. Различные уровни рН в суглииистой почве (5,5 и 6,2) создавались путем внесения извести. Подвижные формы металлов экстрагировали из почвы аце-татно-аммонийпым буфером рН 4,8 при соотношении почва/раствор 1 : 10. Определение металлов проводили на атомно-абсорбционном спектрофотометре [6]. На основании полученных нами ранее данных [2, 7] для решения поставленной задачи были выбраны 3 показателя — численность почвенных грибов и сапрофитных бактерий, азотфикенрующая активность почвы — _ как наиболее информативные в отношении выяв-ления негативного действия тяжелых металлов на биосистему почва — микроорганизмы.

Результаты исследований показывают, что изучаемые показатели биологической активности и почвенного микробоценоза весьма чувствительны к изменению рН почвы: их применение поз-

Таблица 1

Влияние меди на микробоценоз и биологическую активность дерново-подзолистой почвы при разных значениях рН (в % к

контролю)

Концентра- Подвижные формы Сапрофитные ба ктерин Грибы Азотфиксирующая активность почвы

ция меди, мг/кг РН

4,2 5.5 6.2 4.2 5.5 6,2 4,2 5.5 6.2 4,2 5,5 6,2

Контроль 1,7 1,8 1,7 100 100 100 100 100 100 100 100 100

10 25 50 100 150 220 350 450 3,4 12,5 20,0 37,5 56,0 72,0 130,0 167,0 2,5 5,4 12,5 20.4 36,0 50.5 80,5 102,0 3,0 5,0 8,0 17,6 27,5 36,3 57,5 75,0 71 54 40 36 33 28 27 27 93 80 71 63 61 58 58 57 94 87 78 75 74 74 73 72 150 196 230 262 283 307 343 372 106 116 133 148 191 224 274 306 104 114 130 144 187 216 263 294 75 56 35 6 5 4 2 0 81 68 50 25 19 18 6 0 91 70 63 11 20 19 9 2

Примечание. 3£есь и в табл. 2 представлены данные, полученные через 7 сут после внесения металла.

волило установить, что максимальное негативное действие меди и никеля отмечается при рН почвы 4,2, минимальный эффект установлен при рН 6,2 и умеренно выраженный при рН 5,5 (табл. 1, 2). В контрольных образцах почвы из-# менений не выявлено. Согласно методическим рекомендациям [5] к негативным изменениям относятся изменение численности основных групп почвенного микробоценоза (почвенных грибов и сапрофитных бактерий) более чем на 50 %, а также снижение биологической активности почв, в частности их азотфиксирующей активности, более чем на 25 %. Проведенное определение содержания тяжелых металлов в почве показало, что максимальный выход их подвижных форм при внесении в равных дозах также отмечается при рН 4,2, а наименьший — при рН 6,2. Наблюдаемые изменения, очевидно, можно объяснить действием образовавшихся в почве подвижных форм тяжелых металлов. Никель в концентрации 20 мг на 1 кг почвы при рН 4,2 вызывает уве-$ лишение численности грибов на 110%, снижение

азотфиксирующей активности на 51 %, понижение численности сапрофитных бактерий на 69 %• Аналогичные изменения отмечаются и при загрязнении почвы медью в концентрации 25 мг на 1 кг почвы при рН 4,2; численность грибов увеличивается на 96 %, азотфиксирующая активность снижается на 44 %, численность сапрофитных бактерий на 46 %. В то же время эти дозы никеля и меди могут считаться условно допустимыми при рН 6,2 [5].

В процессе эксперимента выявлены некоторые особенности действия различных металлов. Так, никель оказался более агрессивным загрязнителем почвы — существенные изменения показателей биологической активности и почвенного микробоценоза наблюдались уже при его внесении в концентрациях 10—20 мг/кг. При этом интервал допустимого загрязнения почвы никелем (по подвижным формам) очень узкий и равен 2,67— 3,0 мг/кг. В данных концентрациях металл не вызывает изменения показателей, характеризующих биологическую активность почвы. Мы на-

Таблица 2

Влияние никеля на микробиологическую и биологическую активность дерново-подзолистой почвы при разных значениях

рН (в % к контролю)

Концентра- Подвижные формы Сапрофитные бактерии Грибы Азотфиксирующая способность почвы

ция никеля,

мг/кг рн

4,2 5,5 6,2 4,2 5,5 6.2 4,2 5,-5 6,2 4,2 5,5 6.2

Контроль 1,1 0,9 0,8 100 100 100 100 100 100 100 100 100

10 4,1 3,1 2,7 54 67 80 180 160 149 51 73 87

20 9,0 6,0 5,0 31 50 61 210 175 161 49 70 75

40 18,0 12,5 11,0 20 29 38 240 210 175 45 60 62

80 37,5 24,9 22,5 19 24 28 283 244 195 31 48 58

100 47,5 30,0 27,0 18 22 27 306 263 202 23 41 55

150 69,8 43,3 39,6 19 22 25 365 306 228 12 35 39

325 ■ 205,0 94,0 57,7 18 20 22 578 445 312 10 31 39

Таблица 3

Оценка опасности почв, загрязненных медью и никелем, по общесанитарному показателю вредности

рН

Опасность загрязнения 4,2 5.5 6,2

С 1 п С 1 п С 1 п

Наименьшая

Умеренная

Высокая

Наименьшая

Умеренная

Высокая

до 3,4 3,4—10,0 более 10,0

до 3,0 до 3,0 более 4,0

до 1,1-более

-3,3 3,3

до 0,8 до 0,8 более 1,0

Медь

до 5,0 5,0—12,5 более 12,5

Никель

до 3,0 3,0—4,0 более 4,0

до 1,6 1,6—4,1 более 4,1

до 0,8 0,8—1 ,0 более 1,0

до 5,5 5,5—16,0 более 16,0

до 3,0 3,0—5,0 более 5,0

до 1,8 1,8—5,3 более 5,3

до 0,8 0,8—1,2 более 1,2

Примечание. С—концентрация подвижных форм металла (в мг/кг); П—степень превышения ПДК (в отн. ед.)

звали этот уровень загрязнения почвы — зоной наименьшей опасности, так как указанное количество подвижных форм никеля допустимо для почв с любым значением рН. Как видно из табл. 3, загрязнение почвы никелем в концентрациях 3,08—4,0 мг/кг (по подвижным формам) может рассматриваться как зона умеренной опасности. При этом количестве подвижных форм только в кислой почве (рН 4,2) отмечаются изменения в системе биологических показателей: снижение активности па 49 %. численности сапрофитных бактерий на 46 %, увеличение численности грибов на 80 %. Превышение данного уровня в 1,5— 2 раза приводит к сильно выраженным изменениям, поэтому загрязнение почвы никелем при содержании его подвижных форм более 4.0 мг/кг характеризуется как зона высокой опасности. Результаты исследований показывают, что превышение ПДК никеля в почве (4,0 мг/кг по подвижным формам) абсолютно недопустимо. Более того, необходима корректировка ПДК этого металла в почве в сторону ее снижения до 3,0 мг/кг (по подвижным формам).

Экспериментальные исследования, проведенные с медыо, также показывают, что наиболее выраженные изменения показателей, характеризующих биологическую активность и микробоце-ноз, наблюдаются при кислой реакции почвы; наименее опасно ее загрязнение медыо при рН 6,2. Данный металл оказался менее агрессивным загрязнителем по сравнению с никелем, поэтому допустимо некоторое превышение его ПДК (по подвижным формам): для кислых почв в 1,1 раза (3,0—3,4 мг/кг). Этот интервал обозначен как зона наименьшей опасности влияния меди на биологическую активность почв с различными значениями рН. Загрязнение медыо в концентрациях от 3,4 до 16,0 мг/кг (по подвижным формам) мы отнесли к зоне умеренной опасности, так как это загрязнение еще допустимо для почв с рН 5,5 и 6,2 и недопустимо только для кислых почв. Загрязнение медыо в концентрациях выше 16,0 мг/кг (по подвижным формам) может счи-

таться зоной высокой опасности для почв с любым значением рН.

В заключение необходимо отметить, что экспериментально установленные закономерности, характеризующие изменения системы почва — микроорганизмы — биологическая активность в результате загрязнения почвы тяжелыми метал- § лами при различных величинах рН, имеют важное значение для дальнейшего совершенствования методики лх гигиенического нормирования. Это тем более важно, что для ряда тяжелых металлов общесанитарный показатель вредности является лимитирующим при обосновании их ПДК в почве.

Полученные данные указывают на необходимость обязательного изучения влияния тяжелых металлов на общесанитарпый показатель при разных значениях рН для установления допустимых уровней их содержания в почве. Анализ полученных данных позволил дать оценку степени опасности превышения допустимого уровня содержания меди и никеля в почвах с различными значениями рН по общесанитарному показа- ф. телю вредности и установить специфику действия этих металлов.

Литература

1. Важенин И. Г., Лычкина Т. И.//Ъюл. поч. ин-та нм. В. В. Докучаева,— 1980. — Вып. 24, —С. 39—40.

2. Григорьева Т. И., Перцовская А. Ф., Перелыгин В. М и др.//Научное обоснование гигиенических мероприятий по оздоровлению объектов окружающей среды. — М., 1983, —С. 78—85.

3. Журавлева Е. Г. Ц Труды ВИУА. — 1982. — Вып. 62,— С. 63—67.

4. Ильин В. В. //Химия в сельск. хоз. — 1982. — № 3. — * С. 5—7.

5. Методические рекомендации по гигиеническому обоснованию ПДК химических веществ в почве. — М., 1982.

6. Методические рекомендации по проведению полевых и лабораторных исследований почв и растений при контроле загрязнения окружающей среды металлами. — М., 1981.

7. Тонкопий П. И., Перелыгин В. М., Перцовская А. Ф.

и др. //Научное обоснование гигиенических мероприятий по оздоровлению объектов окружающей среды. — М„ 1983.— С. 75—78. 8. Физико-химические методы исследования почв / Под ред. Н. Г. Зырина, Д. С. Орлова. — М., 1980.— С. 264—267.

Поступила 17.16.86

S u in in a r y. Dependence of soil biological activity on pH and heavy metals' concentrations is established. The analysis of the obtained rcM,;ts helped to assess according to the general sanitary hazardous index the danger of elevation of maximum allowable concentrations of copper and nickel in soils with different values of pH with the account of specific effect of these metals.

УДК 612.123-06:612.766.1

А. И. Жихарева, В. В. Колпаков

ФОСФОЛИПИДЫ — МАРКЕРЫ РЕАКЦИИ АДАПТАЦИИ У ЛЮДЕЙ, РАБОТАЮЩИХ В УСЛОВИЯХ СЕВЕРА

Тюменский медицинский институт

фосфолипидного спектра с ы в о пох!<ы_кров и. в сочетании с исследованием осмотическсгй^етбикости

Фосфолипидам придается особое значение в пластическом и энергетическом обеспечении клетки. Изменение количественного и качественного состава фосфолипидов различных систем может привести к структурным перестройкам мембран, к изменению уровня метаболических процессов.

Целью настоящей работы являлось изучение

4№ в <сгй-«тОикс

эритроцитов у лиц, находящихся в субэкстремальных условиях длительное время.

Исследования проведены на испытуемых в возрасте от 20 до 40 лет, работающих экспеди-ционно-вахтовым методом. Все обследуемые были разделены на 3 группы (по 10 человек в каждой): 1-ю составили лица со стажем работы до 1,5 года, 2-ю — от 1,5 до 7,5 года, 3-ю — свыше 7,5 года. Кровь на анализ брали из локтевой вены; центрифугировали, замораживали сыворотку крови и транспортировали в лабораторию для определения спектра фосфолипидов методом тонкослойной хроматографии на пластинках силу-фол [2]. Часть крови использовали для определения количества эритроцитов и изучения их осмотической стойкости. Контролем служили жители Тюмени, проходившие профессиональный

отбор для работы в условиях Севера. Результаты обрабатывались статистически с использованием критерия Стыодента и коэффициента парной корреляции.

Проведенные исследования показали (табл. 1), что содержание фракций фосфолипидов в сыворотке крови у лиц, работающих в условиях Севера, существенно изменялось. У обследуемых 1-й группы обнаруживалась отчетливая тенденция к снижению содержания фракции фосфатид-ных кислот (ФК) до 71,5%, тогда как содержание фракций фосфатидилэтаноламина (ФЭА), фосфатидилхолина (ФХ) и лизолецитинов (ЛЛ) достоверно увеличивалось соответственно до 133, 119 и 136 %. Анализ корреляций между содержанием ФК и ФЭА, ФЭА и ФХ выявил прямо пропорциональную зависимость (г соответственно равен 0,73 и 0,64), а между содержанием ФХ и ЛЛ — обратную корреляционную связь (г= = -0,66).

У представителей 2-й группы, работающих в субэкстремальпых условиях Севера, фосфоли-пидный спектр сыворотки крови представлен следующим образом: содержание фракций ФК увеличивалось до 134 %, ФЭА — до 126 %, фракций КЛП, ФХ, ЛЛ не изменялось. Между содержанием ФК и ФЭА установлена положитель-

Таблица 1

Содержание фракций фосфолипидов (в мкг Рн/мл) в сыворотке крови людей, работающих

в условиях Севера (Х±/и)

Фракция фосфолипндоп

Стаж работы, годы ФК КЛП ФЭА Ф ЛЛ

До 1,5 7,6±0,9 4,9+0,4 6,0±0,4 16,3+0,9 7,8±0,4

5,4±0,8* 5,3±0,2 7,9±0,7* !9,4±0,8* 10,7±0, 7*

От 1,5 до 7,5 6,5±0,6 5,4±0,2 5,9±0,3 17,0+1,2 8,0±0,4

8,7±0,1* 5,8±0,3 7,5±0,3* 18,0±0,8 9,6±0,6

Свыше 7,5 6,8+0,5 5,8±0,6 5,3+0,2 7,2+0,3* 6,0±0,С 7,0±0,7 16,5±0,7 17,7± 1,0 7,5±0,4 П,6±0,6*

Примечание. В числителе — контрольные данные, в знаменателе — показатели у работающих на Севере. Здесь и в табл. 2 звездочка — различия достоверны по сравнению с контролем (р<0,05).