Оценка влияния компонентов противогололёдных материалов на одноклеточные организмы на примере Tetrahymena pyriformis

Введение. Противогололёдные материалы (ПГМ) имеют технические рекомендации по применению с целью обеспечения безопасности дорожного движения, однако не имеют нормативных величин, регламентирующих их допустимые уровни для объектов окружающей среды и здоровья населения, также отсутствуют методические указания по оценке их токсических свойств. В работе показано, что для решения практических целей необходимо научно обосновать методологию гигиенической оценки ПГМ как отдельной группы веществ с учётом их эффективных концентраций, в частности с применением методов биотестирования. ПГМ представляют собой солевые растворы, в связи с чем для прогноза их влияния на биологические объекты стоит рассматривать в качестве модели клетку или одноклеточный организм. Однако методика по оценке токсичности объектов окружающей среды с использованием инфузорий Tetrahymena pyriformis утверждена только для вод хозяйственно-питьевого водоснабжения. 

Цель исследования – актуализация методики определения токсичности растворов ПГМ по генеративной функции инфузорий Tetrahymena pyriformis с учётом повышенного солесодержания, актуальной в рамках комплексной гигиенической оценки реагентов.

Материалы и методы. В работе проводилась экотоксикологическая оценка 2 противогололёдных материалов с различным соотношением хлоридов щелочных и щелочноземельных металлов, а также оценка фактического химического состава этих же реагентов с помощью масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ИСП-МС) и ионной хроматографии.

Результаты. Получены данные, свидетельствующие о менее выраженной токсичности ПГМ с повышенным содержанием ионов кальция. Определены допустимые уровни воздействия ПГМ на изученный тест-объект. Предложен контрольный образец сравнения.

Заключение. Полученные результаты указывают на необходимость расширения перечня контролируемых показателей в существующей методике. Для оценки токсичности солевых растворов с помощью инфузорий актуальными дополнениями являются: изучение морфологии клеток в условиях острого опыта (6 ч), в случае их гибели в течение первого часа необходимо контролировать их вторичное появление.

1. Аржанухинa С.П. Сравнительный анализ эксплуатационных свойств противогололедных материалов для зимнего содержания автомобильных дорог. Дороги и мосты. 2011; (2): 123-38.

2. Крятов И.А., Тонкопий Н.И., Водянова М.А., Русаков Н.В., Донерьян Л.Г., Евсеева И.С. и соавт. Методические подходы к обоснованию гигиенических требований к применению противогололедных материалов. Гигиена и санитария. 2014; 93(6): 52-4.

3. Аржанухина С.П. Сравнительные демонстрационные испытания противогололедных материалов на основе хлоридов. Строительные материалы. 2009; (5): 14-6.

4. Донерьян Л.Г., Водянова М.А. Обоснование места альтернативных биологических методов в гигиенических исследованиях. Гигиена и санитария. 2018; 97(11): 1093-7. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2018-97-11-1093-97

5. Дудчик Н.В., Дроздова Е.В., Сычик С.И. Альтернативные биологические тест-модели в оценке риска воздействия факторов среды обитания. Минск: Транстехника; 2015.

6. Камкин А.Г., Киселева И.С. Физиология и молекулярная биология мембран клеток. М.: Академия; 2008.

7. Atif M., Lima J., Mirahmadi M., Wong B. Chlamydomonas reinhardtii and salinity: the effects of NaCl on population growth. Expedition, UBC. 2017; 7. Available at: https://ojs.library.ubc.ca/index.php/expedition/article/view/190211

8. Sithtisarn S., Yokthongwattana K., Mahong B., Roytrakul S., Paemanee A., Phaonakrop N., et al. Comparative proteomic analysis of Chlamydomonas reinhardtii control and a salinity-tolerant strain revealed a differential protein expression pattern. Planta. 2017; 246(5): 843-56. https://doi.org/10.1007/s00425-017-2734-4

9. Leah C. Effects of road salt on photosynthetic and enzyme activity of stream biofilms: Diss. Michigan; 2012. http://commons.emich.edu/theses/410

10. Сбитнев А.В., Водянова М.А., Сычева Л.П., Журков В.С., Крятов И.А., Ахальцева Л.В. Цитогенетическая и фитотоксическая оценка противогололедного материала на модельной тест-системе лук (Allium cepa). Гигиена и санитария. 2018; 97(2): 144-8. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2018-97-2-144-148

11. Долгов В.А., Лавина С.А., Никитченко Д.В. Оценка и взаимосвязь параметров токсичности различных веществ для инфузорий тетрахимена пириформис и белых крыс. Вестник российского университета дружбы народов. Серия: агрономия и животноводство. 2014; (2): 58-65.

12. Painter R.G., Wang G. Direct measurement of free chloride concentrations in the phagolysosomes of human neutrophils. Anal. Chem. 2006; 78(9): 3133-7. https://doi.org/10.1021/ac0521706

13. Denis C.H., Pinheiro M.D., Power M.E., Bols N.C. Effect of salt and urban water samples on bacterivory by the ciliate, Tetrahymena thermophila. Environ. Pollut. 2010; 158(2): 502-7. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2009.08.014

14. Blasius B.J., Merritt R.W. Field and laboratory studies of the impact of road salt (NaCl) in the stream of macroinvertebrate communities. Environ. Pollut. 2002; 120(2): 219-31. https://doi.org/10.1016/s0269-7491(02)00142-2

15. Козел З.Л., Мазлин В.М. Противогололедные материалы. Современные требования. Опыт применения в Москве в 2001-2003 гг. Перспективы развития производства в России. Available at: http://www.kaluoleg.narod.ru/exe/acemelt/reagent.pdf

16. Dunham P.B. The adaptation of Tetrahymena to a high NaCl environment. Biol. Bull. 1964; 126(3): 373-90. https://doi.org/10.2307/1539307

17. Walker C.H. Ecotoxicity testing: science, politics and ethics. Altern. Lab. Anim. 2008; 36(1): 103-112145. https://doi.org/10.1177/026119290803600111

18. Hefer T. Animal testing and alternative approaches for the human health risk assessment under the proposed New European chemicals regulation. Arch. Toxicol. 2004; 78(10): 549-64. https://doi.org/10.1007/s00204-004-0577-9.

19. Suescún-Bolívar L.P., Thomé P.E. Osmosensing and osmoregulation in unicellular eukaryotes. World J. Microbiol. Biotechnol. 2015; 31(3): 435-43. https://doi.org/10.1007/s11274-015-1811-8

20. Звягинцев Д.Г., Зенова Г.М. Актиномицеты засоленных и щелочных почв. М.: Университет; 2007

21. Salvadó H., Mas M., Menendez S., Gracia M.P. Effects of shock loads of salt on protozoan communities of activated sludge. Acta Protozool. 2001; 40(3): 177-85.

22. Li C., Li J., Lan C., Liao D. Protozoa inhibition by different salts: Osmotic stress or ionic stress? Biotechnol. Progress. 2017; 33(5): 1418-24. https://doi.org/10.1002/btpr.2510