ВЛИЯНИЕ ДЕТЕРГЕНТОВ НА ЖИВЫЕ СИСТЕМЫ

Налимова Евгения Александровна

студент 5 курса, кафедры товароведения и экспертизы товаров, Дальневосточного Федерального университета, г. Владивосток

E-mail: zhursvet@mail.ru

Журавлева Светлана Валерьевна

научный руководитель, канд. техн. наук, доцент, кафедры товароведения и экспертизы товаров, Дальневосточного Федерального университета, г. Владивосток

Панкина Анна Валерьевна

научный руководитель, канд. техн. наук, доцент, кафедры безопасности жизнедеятельности, МГУ им. Г.И. Невельского, г. Владивосток

Детергенты — вещества, усиливающие моющее действие воды. Широко применяемый класс детергентов, содержащих синтетические поверхностно активные вещества (СПАВ). С одной стороны, они прошли испытания на лабораторных животных и считаются удовлетворяющими требованиям (отсутствие выраженной токсичности и т. д.), предъявляемым к тем веществам, с которыми ежедневно контактирует современный человек. С другой стороны, есть данные, которые заставляют задуматься об их экологическом значении и потенциальной опасности [7].

В настоящее поверхностно активные вещества являются одним из самых распространенных химических загрязнений водоемов. Неэффективность очистки воды от ПАВ на современных водопроводных очистных сооружениях является причиной появления их в питьевой воде водопроводов. В то же время поверхностно-активные вещества могут оказывать отрицательное влияние на качество воды, самоочищающую способность водоемов, организм человека, а также усиливать неблагоприятное действие других веществ на эти показатели, что требует ограничения их содержания в воде [5].

Экологическая опасность данной группы веществ изучена значительно меньше, чем, скажем, пестицидов или тяжелых металлов, антибиотиков и др.

Для определения токсичного воздействия детергентов используют биологические методы тестирования.

В качестве биологических тест — объектов используют ракообразных (дафний), водоросли и рыб, простейших, микромицеты, циано-бактерии и бактерии, растения, моллюски и т. д. [4].

Докторлм биологических наук С.А. Остроумов описано влияние различных видов детергентов более чем на 20 видов водных тест — объектов.

Среди установленных им эффектов: ингибирование фильтрационной активности пресноводных моллюсков, мидий и устриц; изменение поведения медицинской пиявки Hirudo medicinalis, гуппи Lebistes reticulatus, водяных осликов Asellus aquaticus, жаброногов Streptocephalus torvicornis; летальное действовие на дафний СМС «Лотос-71» в концентрациях ЛК50 0,8—30 мг/л; подавление активности некоторых ферментов в жабрах рыб; торможение или остановка роста культуры эвглен Euglena gracilis Klebs; деградация клеток морских фитофлагеллят Olisthodiscus luteus N. Carter и разрушение клеток фотосинтезирующей бактерии Rhodospirillum rubrum и др. [6].

Установлено, что при содержании в водной среде, детергентов подавляется рост проростков риса и гречихи [6].

Жданова Г.О., Вятчина О.Ф. установили снижение пенообразующей способности дрожжей под воздействием детергентов [1].

В результате экспериментов по влиянию детергентов на инфузории А.В. Присный, Ю.Л. Волынкин, Н.Н. Кампос предположили, что у простейших имеется ряд генетически предопределенных реакций на химическое воздействие, способное нарушать осморегуляцию и целостность покровов. Главное из них — кратковременное инцистирование, предупреждающее лизис клетки, и образование множество дополнительных пузырьков пульсирующих вакуолей на основе альвеол пелликулы, способных поддерживать осмотическое давление на базовом уровне. Концентрации детергентов действующих на «подпороговом» уровне вызывает гибель инфузорий без разрушения клеток, а высокие — «надпороговые» концентрации, преодолевая существующие защитные барьеры, вызывают летальную везикуляризацию цитоплазмы или разрушение плазматической мембраны [8].

Ж.В. Маркина, Н.А. Айздайчер изучая влияние ПАВ одноклеточные водоросли Dunaliella salina, Plagioselmis установили, что данные вещества оказывают негативное воздействие на содержание хлорофилла а и каротиноидов и кислородную продуктивность водорослей, наименее — на изменение pH культуральной среды, численность клеток и скорость роста популяции [2].

В опытах с A.ussurensis установлено, что ПАВ оказывают негативное воздействие на численность клеток, скорость их роста и кислородную продуктивность микроводоросли, наименее — на изменение pH культуральной среды и содержание фотосинтетических пигментов.

При этом детергенты оказывали влияние на D. salina, A. ussurensis и P. Prolonga при всех исследованных концентрациях (0.1; 1 и 10 мг/л.). Отмечено, что воздействие токсикантов усиливается с увеличением уровня их содержания в среде [3].

Преимущество метода биотестирования на инфузориях Tetrahymena pyriformis связано с особенностями тест-объекта: инфузории проявляют высокую чувствительность к широкому кругу токсикантов, имеют относительно короткий цикл развития, объединяют признаки отдельной клетки и целого организма; сходство с животными по кислотно-щелочному типу пищеварения, аналогичных ферментных систем, хорошо развитых митохондрий и характеризуются универсальным кодом нуклеиновых кислот, сходным с кодом высших животных [9] . Критерии токсичности: гибель клеток, изменение численности клеток в культуре, коэффициент деления клеток, средняя скорость роста, суточный прирост культуры; характер и скорость движения инфузории, изменение формы клетки.

Целью нашей работы являлось определение влияние различных концентраций растворов детергентов (жидкости для мытья посуды AOS, Pril бальзам, универсальное моющее средство Amway L.O.C) на жизнедеятельность инфузории Tetrahymena pyriformis.

Принцип метода основан на оценке выживаемости двухсуточной культуры Tetrahymena pyriformis в растворах детергентов различной концентрации. Для исследований использовали культуру Tetrahymena pyriformis полученную из лаборатории микробиологии Дальневосточного государственного технического рыбохозяйственного университета.

Для проведения анализа готовили ряд последовательных десятикратных разведений растворов детергентов от 1:10 до 1:10⁷. Подготовленные растворы разливали в стерильные пробирки по 2 мл. В растворы детергентов вносили по 0,05 мл питательной среды, содержащей культуру инфузории.

Каждые сутки проводили учет особей с применением счетной камеры Горяева. Микроскопируемый препарат просматривали в 10 полях зрения, наблюдая, подвижность, изменение формы клетки, количество делящихся особей.

При внесении культуры Tetrahymena pyriformis в раствор моющего средства Amway в разведении 1:10 наблюдалась мгновенная гибель культуры, в разведении 1:10³ гибель клеток наступала в течение 20 минут экспозиции. В разведениях данного средства 1:10⁴ — 1:10⁵ наблюдалось замедление двигательных функций простейших.

При внесении культуры в раствор моющего средства Amway в разведении 1:10⁷ кривая жизненного цикла Tetrahymena pyriformis носит типичный характер. Постепенная гибель культуры на 7 сутки экспозиции, по всей видимости, связана с нехваткой питательных веществ в среде. Двигательные функции не нарушены.

При микроскопировании культуры инфузории Tetrahymena pyriformis, во всех разведениях моющего средства Amway изменений формы клетки не выявлено (рисунок 1).

Средства для мытья посуды AOS и Pril бальзам оказывали более агрессивное воздействие на культуру Tetrahymena pyriformis, что проявлялось более ранней гибелью инфузорий.

При этом внесение клеток Tetrahymena pyriformis в раствор средства для мытья посуды AOS в разведении 1:10³ приводило к мгновенной гибели культуры, в разведении 1:10⁵ гибель клеток наступала на вторые сутки экспозиции. Двигательная активность инфузории низкая.

При микрокопировании наблюдалась деформация формы простейших (рисунок 2).

Рисунок 1. Инфузория Tetrahymena pyriformis без мутаций и повреждений клеточной стенки (увеличение в 900 раз)

Рисунок 2. Инфузория Tetrahymena pyriformis с деформациями формы клетки, в разведении средства для мытья посуды AOS 1:10⁵ (увеличение в 900 раз)

Полученные данные коррелируют с данными полученными при изучении состава исследуемых детергентов (таблица 1).

Из таблицы 1 видно, что минимальное количество химических веществ в своем составе, содержит универсальное моющее средство Amway L.O.C.

В состав всех рассматриваемых детергентов входят анионных ПАВ, которые являются недорогими компонентами, обладающими хорошей моющей и пенящейся активностью.

Таблица 1.

Состав исследуемых детергентов

Неионогенные ПАВ, входящие в состав универсального моющего средства Amway L.O.C и жидкости для мытья посуды AOS, обладают полной биоразлагаемостью, но плохо пенятся. Это одна из причин введения в рецептуру моющих средств анионные ПАВ.

Амфотерные ПАВ, входящие в состав жидкости для мытья посуды Pril бальзам обладают бактерицидным, пеностабилизирующим действием.

В состав всех исследуемых средств входят консерванты, которые используют с целью сохранения качества товара до конца срока годности.

С целью улучшения потребительских свойств в состав рецептур вводят отдушки.

Соль этилендиаминтетрауксусной кислоты, входящая в состав жидкости для мытья посуды AOS, обладает способностью образовывать прочные комплексы с металлами.

ПАВ, консерванты и отдушки, соль этилендиаминтетрауксусной кислоты являются веществами, способными повышать реакционную чувствительность клетки.

Максимальное по качеству и количеству, веществ, способных оказывать негативное влияние на живой объект, содержится в жидкости для мытья посуды AOS.

Менее агрессивным составом обладают универсальное моющее средство Amway L.O.C и жидкость для мытья посуды Pril бальзам.

В результате исследования установлено, что все исследуемые детергенты, в той или иной степени оказывают негативное воздействие на жизнедеятельность инфузории Tetrahymena pyriformis. Степень губительного воздействия детергентов на живую клетку прямо пропорциональна их концентрации.

Из трех исследованных детергентов наиболее токсичное воздействие оказывает жидкость для мытья посуды AOS, вызывая гибель и деформацию клеток инфузории.

Список литературы:

1. Вятчина О.Ф., Жданова Г.О. Пенообразование в суспензии дрожжей как экспресс тест — реакция//Материалы VIIмеждународной практической конференции «Научные достижения европейской науки — 2011». — София.: «Бел-Град-БГ», 2011. — С. 60—64. // [Электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: eizvestia.isea.ru›pdf.aspx?id=7568дата обращения: 02.03.2013
2. Маркина Ж.В., Айздайчер Н.А. Действие детергента ARIELна рост и физиологическое состояние одноклеточных водорослей Dunaliella salina (Ghlorophyta), иPlagioselmis prolonga(Gryphophyta) // Гидробиологический журнал. — 2009. — Т. 45, № 6. — С. 52—60.
3. Маркина Ж.В. Применение микроводорослей для оценки качества морской воды и действия детергентов // автореф. дисс. канд. биол. наук. — Владивосток, 2012 — 21 с. // [Электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: http://wwwimb.dvo.ru/files/Autoreferat_Markina.pdfдата обращения: 02.03.2013
4. Методических указаний по разработке нормативов качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативов предельно допустимых концентраций вредных веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения // [Электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: http://docs.cntd.ru/document/902172637  дата обращения: 02.03.2013
5. МУ 1407-76 Методические указания по санитарной охране водоемов от загрязнения синтетическими поверхностно-активными веществами // [Электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: http://www.libussr.ru/doc_ussr/usr_8824.htmдата обращения: 02.03.2013
6. Остроумов С.А. Биологические эффекты при воздействии поверхностно-активных веществ на организм. — М.: МАКС-Пресс, 2001. — 334 c.// [Электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: ttp://www.portalus.ru/modules/biology/rus_readme.php?archive=&id=1280584418&start_from=&subaction=showfull&ucat= дата обращения: 02.03.2013
7. Остроумов С.А. Влияние синтетических поверхностно-активных веществ на гидробиологические механизмы самоочищения водной среды // Водные ресурсы 2004, т. 31. № 5. С. 546—555. //[Электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: http://www.portalus.ru/modules/biology/rus_readme.php?archive=&id=1280584418&start_from=&subaction=showfull&ucat= дата обращения: 02.03.2013
8. Присный А.В., Волынкин Ю.Л., Кампос Н.Н. Механизмы устойчивости инфузорий к химическим повреждениям и их преодоление летальными концентрациями синтетических поверхностно активных веществ (СПАВ)// Научные ведомости Белгородского государственного университета. Серия: Естественные науки, 2009. — Т. 11. — с. 45—54. // [Электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: http://cyberleninka.ru/article/n/mehanizmy-ustoychivosti-infuzoriy-k-himicheskim-povrezhdeniyam-i-ih-preodolenie-letalnymi-kontsentratsiyami-sinteticheskihдата обращения: 02.03.2013
9. Усенко Е.Н. Использование биотестирования для эколого-токсикологической оценки водной среды //[Электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: http://www.rusnauka.com/4_SWMN_2010/Ecologia/58821.doc.htmдата обращения: 02.03.2013