CC BY
17
ВОДНЫЕ ОРГАНИЗМЫ КАК САНИТАРНЫЙ ПОКАЗАТЕЛЬ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОДОЕМОВ РАДИОАКТИВНЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ
Кандидат медицинских наук А. Н. Марей
Из Института гигиены труда и профессиональных заболеваний АМН СССР
В связи с растущим использованием радиоизотопов в разных областях народного хозяйства возникает новый вид загрязнений, способных ухудшать санитарное состояние открытых водоемов. Поэтому перед санитарными органами встает задача обеспечить надлежащий контроль за чистотой открытых водоемов и предупредить возможность их загрязнения радиоактивными веществами. Основной задачей настоящей статьи является ознакомление санитарных работников с простым и чувствительным методом, позволяющим вести контроль за чистотой водоемов, могущих подвергаться одномоментным, периодическим или систематическим загрязнениям радиоактивными веществами.
Установить степень загрязнения воды, в которой содержание радиоизотопов относительно велико, не представляет каких-либо трудностей, однако в практической работе подобные случаи могут встречаться исключительно редко. Значительно чаще можно ожидать небольшие загрязнения, когда содержание радиоизотопов в воде находится на грани предельно допустимого. Определить наличие таких загрязнений несколько сложнее, так как приходится подвергать обработке большие объемы воды. При временном интенсивном загрязнении проточных водоемов радиоизотопами в результате эпизодических спусков сточных вод (аварийные сбросы, опорожнение накопителей и т. п.), делать санитарное заключение на основании анализа разовых одномоментных проб воды недопустимо, так как это может привести к грубой ошибке, поскольку в зависимости от момента взятия проба воды может быть совершенно свободна от загрязнений или, наоборот, содержать радиоактивные вещества в относительно высоких концентрациях.
Все это приводит к необходимости, наряду с радиометрическими исследованиями воды, иметь в арсенале средств санитарного врача еще другие, быть может, косвенные показатели, позволяющие устанавливать не только наличие загрязнений водоема радиоизотопами в данный момент, но и в недалеком прошлом.
Для этой цели могут быть использованы водные организмы, начиная от простейших и кончая высшими (цветковыми) растениями и рыбами. Способность водных растений и животных накапливать в своем организме радиоактивные вещества, в частности, радий, установлена еще в 1927 г. В. В. Вернадским. Из литературы известна также способность К избирательному накоплению естественных и искусственных радиоактивных веществ различных водных организмов, которое идет двумя путями: 1) путем сорбции радиоактивных веществ на поверхности организма; 2) в результате минерального обмена, происходящего в живом организме, что приводит к структурному загрязнению тканей.
Количество радиоактивных веществ, сорбирующихся на поверхности водных организмов, в основном зависит от химических свойств радиоизотопа, среды, удельной активности воды, а также от величины (относительной) поверхности данного организма, соприкасающейся с водой. Однако основное санитарное значение имеет структурное загрязнение тканей водных организмов.
Известно, что способность к избирательному накоплению в определенных тканях организма присуща не только радиоактивным веществам. В равной мере это относится к обычным (стабильным) химическим веществам, принимающим участие в минеральном обмене. Здесь играет значение не радиоактивность, а химические свойства того или иного вещества, его тропизм к данным тканям, что в свою очередь связано с естественным преобладанием данного стабильного вещества в соответствующих тканях организма. Это явление наблюдается не только в отдельных тканях, но также свойственно некоторым видам организмов. Так, известны организмы, концентрирующие в своих тканях отдельные элементы, например, стронций (некоторые виды радиолярии), барий (корненожки), кальций (водоросли, моллюски) и другие элементы.
При содержании в воде соответствующих радиоактивных изотопов они в процессе минерального обмена будут наравне со стабильными изотопами поступать в организм и кумулироваться в соответствующих тканях, причем содержание радиоизотопов может достигать относительно больших величин.
Все представители водной флоры и фауны обладают способностью концентрировать в себе различные радиоактивные изотопы, в частности, фосфор, кальций, серу, стронций и др.
Способность водных организмов кумулировать радиоактивные вещества нами была использована для решения практических вопросов в области санитарной охраны водоемов. В качестве объектов наблюдения были взяты самые общеизвестные типы водных растений и животных, встречающиеся почти во всех пресных водоемах: погруженные растения— нитчатка, рдест, элодея; моллюски — беззубка, прудовик большой и катушка роговая; раки речные; рыбы — плотва, пескарь, окунь, щука, а в аквариумах — уклейка.
Прежде всего была сделана попытка установить, как быстро происходит накопление активностей водными организмами, особенно в первые дни контакта с ними. Для этого в аквариум емкостью 0,1 м', наполненный водопроводной водой с содержанием радиоактивного стронция (Бг9' -»■ У90) 7,8-10 ~'с/л были помещены растения (элодея), моллюск {катушка роговая) и рыбы (уклейка).
Выемку проб производили вначале через несколько часов, затем реже. Отобранные пробы были тщательно промыты водопроводной водой, слегка подсушены для удаления попавшей на них влаги, взвешены, а затем из них по общепринятой методике изготовлены препараты и на установке Б при помощи торцового счетчика произведены замеры ^-активности.
У моллюсков раковину отделяли от тела и все расчеты производили на каждую ткань отдельно. Из-за слишком малых размеров рыбок (вес их колебался от 1 до 1,5 г) изучать распределение радиоизотопов в различных тканях их не представлялось возможным. Поэтому мы производили только определение общей' активности. При этом для изготовления одного препарата использовали по 3 рыбки. Следовательно, каждая проба уже являлась средней. При других наблюдениях, когда в качестве подопытных объектов использовались более крупные особи, из каждой рыбы изготовляли четыре препарата: чешуя, кости, мышцы, внутренности. Результаты наблюдений приведены в табл. 1.
Как видно из табл. 1, накопление стронция в тканях растений происходит довольно быстро. Так, через 2 часа количество его в растении более чем в 6 раз превышает содержание его в воде. В дальнейшем происходит непрерывное нарастание количества радиоизотопов, не заканчивающееся даже через 20 суток. В тканях других организмов (моллюсков, рыб) процесс кумуляции идет несколько медленнее. Это позволяет считать, что время, необходимое для предельного накопления радиоизотопов в тканях данных организмов, будет несколько больше. В связи с этим следует отметить, что скорость, с которой происходит это накопление, определяется
\
Таблица I
Динамика накопления радиоактивного стронция в тканях водных организмов
Экспозиция Содержание радиоизотопа в тканях водных организмов в ¡ас/кг Содержание радиоизотопа в (хс/л
моллюски рыба вода
растения тело раковина
2 часа . . 5,0 0,073 1.2 0,093 0,78
4 , 4,2 0,035 1,2 0,13
6 часов 5,0 0,6 2,5 0,48
1 сутки 9,2 — 4,2 0,54
2 суток 14,0 2,8 6,7 0,4
7 ... 18,0 2.0 31,0 0,83
10 . . . 25,0 4,2 69,0 0,79
14 ... 43,0 7,1 60,0 1.0 0,72
20 . . • 52,0 — — 3,4 0,72
Примечание. Была учетена вся сумма радиоактивных загрязнений, накапливающихся в данном организме, т. е. прочно сорбировавшаяся на поверхности и содержащаяся в тканях.
интенсивностью процесса минерального обмена, что в свою очередь зависит от возраста организма, его состояния, условий среды и ряда других факторов.
С гигиенической точки зрения представляет большой интерес установить соотношение между содержанием радиоактивных веществ в воде и предельным накоплением их в тканях водных организмов. Попытки решить эту задачу были сделаны путем радиометрических исследований нескольких десятков образцов однотипных организмов, находившихся на протяжении всей своей жизни в экспериментальных водоемах.
Концентрация активных веществ (преимущественно стронция; составлявшего от 70—90% от общей ¡^-активности) в воде этих водоемов была различной (от 0,07 до 0,0012 ¡^с/л), но более или менее постоянной в каждом из них.
Показатели содержания радиоактивных веществ у однотипных представителей водной фауны и флоры для каждого водоема были одинаковы. Это позволяет считать, что в результате постоянного пребывания водных организмов в данной среде накопление радиоизотопов в их тканях достигло своего предела. Зависимость между активностью воды и количеством радиоизотопов, накопленных водными организмами в каждом водоеме, приведена в табл. 2.
Как видно из табл. 2, степень загрязнения водных организмов радиоизотопами в различных водоемах разная и находится в прямой зависимости от удельной активности воды. Неравномерное распределение радиоактивного стронция в различных тканях объясняется его способностью кумулироваться в тканях, богатых кальцием.
Характерно, что во всех водоемах, независимо от удельной активности воды, соотношение между содержанием радиоизотопов в воде и в тканях остается довольно постоянным (табл. 3).
Таблица 2
Зависимость содержания радиоизотопов в тканях водных организмов от удельной
активности воды
№ водоема Удельная активность воды в (ХС/Л Сожерж ание радиоизотопов в цс/кг
растения моллюски раки . рыба
тело раковина мышцы панцирь чешуя кости мышцы внутренности
1 0,07 44,0 — — — — 44,5 28,3 0,7 1,8
2 0,034 32,0 13,6 300,0 2,6 56,0 45,5 36,8 0,83 0,4
3 0,007 2,6 8,0 100,0 0>8 18,0 — — — —
4 0,0035 1,1 0,8 31,0 2.1 13,0 3,3 1,9 0,06 0,1
5 0,0025 0,86 2,3 34,0 — — 2,6 2,2 0,06 0,08
6 0,0012 0,12 0,5 0,03 —
Таблица 3
Кратность соотношения между количеством активностей в тканях водных организмов
и удельной активностью воды
N водоема Растения Моллюски Раки Рыбы
тело раковина мышцы пан-цырь чешуя кости мышцы внутренности
1 630 —. _ __. _ 636 400 10 25
2 940 400 8 853 76 1 650 1 338 1 0Э2 24 12
3 371 1143 14 300 126 2 570 — — — —
4 315 227 9142 600 3 728 942 542 17 29
5 344 920 13 600 — - 1 040 350 24 32
6 100 — - — — — 480 25 -
Как видно из табл. 3, имеются определенные закономерности в соотношениях между содержанием радиоизотопов в воде и в тканях различных организмов. Так, количество радиоактивных веществ, накапливающихся в растениях, в теле моллюсков, в мышцах рака, превышает удельную активность воды в среднем на 2 порядка (т. е. в сотни раз), в пан-цыре рака, чешуе и костях рыбы — на 3 порядка (т. е. в тысячи раз), а в раковинах моллюсков —на 4 порядка и больше. Так же интенсивно накапливать радиоизотопы может планктон, где количество их может превышать удельную активность воды в тысячи и десятки тысяч раз, т. е. на 3—4 порядка. Эти соотношения далеко не случайны. Как указано выше, свойство водных организмов накапливать в себе радиоизотопы объясняется тем, что в процессе минерального обмена, наряду с поступлением стабильных веществ, происходит ассимиляция соответствующих или родственных им радиоактивных элементов. Предел их накопления определяется соотношением между содержанием данного стабильного изотопа в организме и в окружающей среде. В качестве примера можно привести
следующие данные. В водоеме № 4 содержание стабильного кальция в воде составляет 42,4 мг/л. Количество кальция в раковине моллюска — около 400 г/кг. Следовательно, соотношение между ними будет порядка 1 : 9 500, т. е. аналогичное приведенному в таблицах для стронция. Эти закономерности положены в основу одного из методов расчета предельно допустимых концентраций для некоторых радиоактивных элементов в воде открытых водоемов.
Таким образом, благодаря способности кумулировать в себе радиоизотопы водные организмы могут служить косвенным показателем загрязнения воды активными веществами. При более или менее постоянном уровне загрязнений в водоеме они могут характеризовать не только качественную, но и количественную сторону радиоактивных загрязнений. Однако оставалось неясным, возможно ли посредством этих показателей установить сам факт загрязнения водоема радиоизотопами в прошлом, если в настоящее время вода свободна от них. Для решения этого вопроса нами в лабораторных условиях был проделан соответствующий эксперимент.
В аквариум с чистой водопроводной водой внесены растение (элодея), моллюск (катушка роговая) и рыбка (уклейка), содержавшие в своих организмах заметное количество радиоактивного стронция. Спустя определенный срок отбирали пробы этих организмов и производили замеры содержащихся в них радиоактивных веществ. Результаты представлены в табл. 4.
Таблица 4
Динамика снижения -активности водных организмов при перемещении их в чистую воду
Экспозиция Растения Содержание радиоизотопов в ^ с/кг
в сутках моллюски рыба
тело раковина
0 58,0 3,2 41,0 3,0
1 47,0 3,2 11,0 2,5
3 53,0 1,8 15,0 2,6
5 — — 13,0 2,1
10 3,0 — 4,0 2,5
15 2,0 — — 2,4
•20 1,9 1,4 3,4 2,1
25 0,7 — — 2,1
30 0,4 0,4 0,7 1.5
Примечание. Смену воды в аквариуме производили систематически. Обнаружить следы радиоактивных загрязнений в ней не удавалось.
Приведенные материалы указывают, что наиболее быстрое уменьшение количества радиоизотопов происходит в растениях, где уже через декаду остается только 5,2% их первоначального содержания. Однако малые количества радиоизотопов удерживаются здесь свыше месяца. Примерно с такой.же скоростью происходит спад активностей в раковинах моллюсков. Более устойчиво содержание радиоизотопов в теле моллюсков и в организме рыб, что зависит от замедленного процесса обмена в ней стронция (и кальция).
Все это позволяет заключить, что даже в том случае, когда вода реки в данный момент свободна от загрязнений, можно, используя биологические показатели, с уверенностью установить факты спуска сточных вод„ содержащих радиоизотопы с большим периодом полураспада типа стронция, радия и т. п., имевшие место несколько недель назад.
Все приведенные данные о накоплении радиоизотопов, их распределении в тканях водных организмов, а также количественное соотношение между средой и организмом относятся к радиоактивному стронцию и родственным ему элементам (кальций, радий, барий и др.), т. е. ко II группе периодической системы элементов. Столь большое внимание, уделяемое радиоактивному стронцию, объясняется той опасностью для здоровья, какую представляет его попадание в организм. Поведение других радиоизотопов, так же как и соответствующих им стабильных изотопов, будет несколько иным. Однако преобладающее большинство искусственных изотопов с большим периодом полураспада, представляющих опасность для здоровья человека при поступлении их в водоемы, также обладает способностью в большей или меньшей мере кумулироваться водными организмами. Следовательно, основные положения об использовании водных организмов как показателей загрязнения воды радиоизотопами остаются в силе.
Из указанных организмов при обследовании санитарного состояния прудов, водохранилищ и других малопроточных водоемов можно рекомендовать для исследования использование планктона, обрастаний, погруженных водных растений, моллюсков, раков и рыб. При работе на реках могут быть рекомендованы те же организмы за исключением планктона, так как здесь обычно количество его бывает невелико.
В заключение следует отметить, что рекомендуемый метод может с успехом применяться для контроля за содержанием радиоизотопов в воде, поступающей на водопроводные сооружения, так как планктон, мелкие водоросли и взвешенные вещества, осаждающиеся на стенках и дне отстойников, на фильтрах и т. п., будут содержать радиоактивных веществ на несколько порядков (в несколько сотен и тысяч раз) больше,, чем вода.
Выводы
1. Благодаря способности поглощать из воды и накапливать в себе радиоактивные вещества водные организмы являются чувствительными показателями загрязнения воды радиоизотопами. Они позволяют установить наличие радиоактивных загрязнений даже в том случае, когда концентрации их находятся на грани естественного фона.
2. При осуществлении контроля за санитарным состоянием открытых водоемов, куда спускают сточные воды, содержащие радиоактивные вещества, наравне с радиометрическими исследованиями воды и донных отложений, следует проводить исследования водных организмов.
3. К числу водных организмов, рекомендуемых в качестве тестов при загрязнении воды радиоактивными веществами, относятся погруженные водные растения, обрастания, моллюски, раки, рыбы. В условиях запруд и малопроточных водоемов хорошим концентратором радиоактивных веществ является планктон.
4. Использование водных растений и обрастаний позволяет не только осуществлять санитарный контроль за постоянными источниками загрязнения, но также устанавливать наличие эпизодических сбросов радиоизотопов спустя некоторое время.
5. Методика работы с радиоизотопами должна быть широко использована для санитарно-гигиенических исследований и войти в практику работы гигиенических институтов и санитарно-эпидемиологических станций.
ЛИТЕРАТУРА
Вернадский В. И., Химический состав живого вещества в связи с химией земной коры, П., 1922,—О н же, Доклады Акад. наук СССР, Сер. А., 1929, №2.—Доклады Акад. наук СССР, Сер. А, 1930, стр. 539—542. — В е р н а д с к и й В. И. и Виноградов А. П., Доклады Акад. наук СССР, Сер. А, 1931, № 6, стр. 148—152,— Виноградов А. П., в кн.: Микроэлемеяты в жизни растений и животных, стр. 7—20, М., 1952.— Вой нар А. О., Биологическая роль микроэлементов в организме животных и человека, М., 1953.—Д роб ков А. А., в кн.: Микроэлементы в жизни растений н животных, стр. 499—514, М., 1952.— Токсикология радиоактивных элементов, Сборник переводов, М., 1954.
Поступила 25/1У 1955 г.
■ЙГ "¿Г &
ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗБУДИМОСТИ ОБОНЯТЕЛЬНОГО
АНАЛИЗАТОРА КАК МЕТОД ГИГИЕНИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА
Кандидат медицинских наук заслуженный врач РСФСР А. А. Ицкович Из Новосибирского научно-исследовательского санитарного института
При гигиенических исследованиях загрязнений наружной атмосферы в городах вполне закономерно и целесообразно подвергнуть изучению анализаторную функцию органа обоняния у соответствующих групп населения.
И. П. Павлов показал, что раздражение, падающее на любой воспринимающий прибор, может оказать влияние на различные функции организма. Современными физиологическими исследованиями доказано самое разностороннее влияние раздражения органа обоняния. Оно распространяется на эмоциональное состояние человека и его работоспособность, на газообмен, на сердечно-сосудистую систему, на возбудимость мышц, на колебание кожных потенциалов и т. д.
Необходимость выявления функциональных сдвигов в условиях выраженного воздействия на организм человека загрязнений атмосферного воздуха летучими продуктами коксохимического производства (смолы, фенолы, бензол и др.) послужила нам основанием для выборочного обследования состояния обонятельного анализатора у отдельных групп населения.
Исследование состояния органа обоняния было проведено прибором Эльсберга-Леви в модификации Института гигиены труда и профессиональных заболеваний АМН СССР.
Мерой обонятельной чувствительности в этом методе является количество воздуха, выраженное в миллилитрах. Это количество авторы прибора назвали обонятельным коэфициентом. По наблюдениям исследователей, обонятельный коэфициент, или порог каждого вещества, является достаточно постоянным для всех здоровых людей, вследствие чего удается определить нормальные обонятельные коэфициенты или пороги, которыми можно пользоваться для сравнения.
В качестве пахучих веществ при выборочном обследовании групп населения мы применяли кристаллическую карболку (фенол) и тимол, а само определение порогов проводили в дезодорированных условиях на фазе задержанного дыхания. ■
Обследование обонятельного анализатора проведено у 4 групп населения (241 человек). Первую группу составляли рабочие и технический персонал коксохимического завода, т. е. лица, находившиеся под непосредственным воздействием фенола в производственных условиях; вторая группа состояла из людей, соприкасавшихся с этим фактором только по
2 Гигиена и санитария, № 8
9
