Онлайн полный текст: Остроумов С.А. Реагирование тест-организмов на загрязнение водной среды четвертичным аммониевым соединением // Водные ресурсы. 1991. № 2. С. 112-116. https://www.researchgate.net/publication/299442302 ~ CookingFood.Org

Впервые проведено биотестирование катионного ПАВ на пиявках и проростках гречихи. Обнаружена токсичность катионного ПАВ при воздействии водного раствора этого ПАВ на пиявок и на проростки гречихи.
Эта статья до сих пор остается первым и единственным исследованием, где обнаружена и охарактеризована токсичность катионного ПАВ для пиявок и проростков гречихи. Результаты этой статьи процитированы и подробно изложены в книгах того же автора об экотоксикологии ПАВ и детергентов.

Онлайн полный текст: Остроумов С.А. Реагирование тест-организмов на загрязнение водной среды четвертичным аммониевым соединением // Водные ресурсы. 1991. № 2. С. 112-116.

полный текст бесплатно, PDF
см. здесь:

https://www.researchgate.net/publication/299442302

http://5bio5.blogspot.com/2016/03/1991-2-112-116-httpswwwresearchgatenetp.html

**

УДК 602.7: 626.80
© 1991 г.

ОСТРОУМОВ С. А.

РЕАГИРОВАНИЕ ТЕСТ-ОРГАНИЗМОВ НА ЗАГРЯЗНЕНИЕ

ВОДНОЙ СРЕДЫ ЧЕТВЕРТИЧНЫМ АММОНИЕВЫМ

СОЕДИНЕНИЕМ

Исследовано влияние одного из четвертичных аммониевых соединений — тетрадецилтриметиламмонийбромида, содержащегося в водной среде, на пиявок и проростки гречихи. Показано воздействие этого поверхностно-активного вещества на поведенческие реакции пиявки, охарактеризован летальный эффект достаточно высоких концентраций. Выявлена способность данного вещества ингибировать рост проростков. Полученная информация может использоваться при анализе и оценке возможных экологических последствий влияния сточных и загрязненных вод для орошения сельскохозяйственных земель. Сопоставление чувствительности двух биотестов показало, что в исследуемых условиях опыта более высокой чувствительностью обладает биотест на пиявках.

Катионные поверхностно-активные вещества (КПАВ)— важнейшие поллютанты, загрязняющие биосферу и гидросферу [9, 11]. Их воздействие на гидробионты и другие организмы изучено недостаточно. В частности, отсутствуют данные о влиянии КПАВ, в том числе наиболее распространенного класса КПАВ — четвертичных аммониевых соединений (ЧАС), на обитающие в пресноводных экосистемах аннелиды и высшие растения, проростки которых рекомендованы Совещанием руководителей и экспертов водохозяйственных органов стран СЭВ для биотестирования загрязненных вод [12].

Ранее изучалось воздействие на аннелиды Hirudo medicinalisL. других поллютантов — фенолов, пестицидов и синтетических моющих средств, а также тяжелых металлов [4,14]. Проростки растений, в том числе Fagopyrum esculentumMoench, были апробированы в качестве тест-объектов для изучения биологической активности анионных и не-ионогенных ПАВ [5, 6, 8, 9].

Сопоставление результатов испытания одного ксенобиотика для двух или нескольких тест-организмов позволяет более полно охарактеризовать его биологическую активность и потенциальную экологическую опасность, а также оценить сравнительную чувствительность использованных биотестов, что существенно для анализа проблем химического загрязнения биосферы и гидросферы [1, 3, 13, 15—17]. Цель настоящей работы — получить данные о воздействии содержащегося в водной среде КПАВ из класса ЧАС (тетрадецилтриметиламмонийбромида (ТДТМА)) на два тест-организма — Н. medicinalis L. и F. esculentum.

Для биотестирования на пиявках по методике [7] использовали мо-лодых особей Н. medicinales, полученных на биофабрике Главного аптекоуправления г. Москвы. Особи были в возрасте 6 мес, весом ~80— 200 мг, последнее их кормление проводилось за 40 дней до начала опыта. Животные были посажены по три экземпляра в чашки Петри диаметром 10 см с добавленным тестируемым раствором (20—30 мл) или отстоенной водопроводной водой (ОВВ) в том же объеме. Действие

Таблица 1

Реагирование тест-организмов Н. medicinalis при воздействии водной среды с различными концентрациями ТДТМА


Концентрация, мг/л

Фаза интоксикации

Характеристика реагирования

1 (начальный период экспозиции)
1-5

5-10

10-50

250

Латентная фаза

Локомоторное проявление реагирования животных на низкую концентрацию ксенобиотика



Средняя интоксикация




Глубокая интоксикация


Предсмертное состояние, острая интоксикация

Заметных отличий от поведения животных в контроле не наблюдается

Повышение двигательной активности

Подгибание передних сегментов под брюшную сторону тела - неспецифический симптом отравления (НСО) (может чередоваться с повышенной плавательной активностью)

Тело изогнуто, сгибательно-раз-гибательные движения, судороги

Через короткое время наступает гибель животных

Таблица 2 Воздействие на Н. medicinalis водной среды, содержащей ТДТМА

Концентрация ТДТМА, мг/л	Состояние организмов в разное время от начала опыта, ч
	23	31
0 (контроль) 5 10* 25 50	Живы 100%, НСО отсутствует Живы 100%., у 67% животных наблюдается НСО Погибли 33%, у остальных отмечен НСО Погибли 100% животных Погибли 100% животных (гибель менее чем за 1,5 ч)	Живы 100%, НСО отсутствует Живы 100%, у всех животных наблюдается НСО Число погибших не увеличилось, по-прежнему у всех оставшихся животных наблюдается НСО - -

* Через 48 ч после начала опыта погибли семь животных из девяти.

Примечание. В каждом варианте опыта (т. е. при каждой из концентраций) тестированию подвергали девять животных, помещенных в три чашки Петри по три экземпляра в каждую.

ПАВ при каждой из концентраций (1, 5, 10, 25, 50, 250 мг/л) исследовалось на девяти особях, т. е. для каждой из концентраций брали три чашки Петри). Температура воды при инкубации — 20° С, все растворы ПАВ были приготовлены на ОВВ. Эта же вода была и в контроле.

Для тестирования всех животных помещали на несколько минут в чистую ОВВ. Это начальное предварительное инкубирование проводили в чашках Петри. В каждую чашку Петри помещали по три особи и вносили по 20—30 мл ОВВ. Животные быстро успокаивались и принимали статичные позы. Затем из всех чашек воду сливали и помещали в эти же чашки растворы ПАВ или ОВВ (в контрольные варианты). С этого момента вели отсчет времени экспозиции. Через 10 мин начинали регистрировать состояние подопытных животных. В течение первых 50 мин состояние животных в каждой из чашек Петри наблюдалось каждые 2 мин (число наблюдений составило для каждой концентрации 9x20= 225).

Регистрировали, в частности, состояния покоя, локомоторную активность («динамичные состояния»), характерные позы, связанные с интоксикацией [4, 7].

Биотестирование на проростках растений F. esculentum(Шатиловская-5) и расчет условной средней длины (УСД) проводили, как описано в [5]. В чашки Петри (11 см) вносили по 18 семян и по 15 мл тест-раствора. Инкубацию вели при 20° С, контролем служила ОВВ.

Наблюдения за состоянием и поведением пиявок при различных концентрациях ТДТМА в водной среде показали, что можно выделить несколько стадий или степеней воздействия ксенобиотика (табл. 1).

Аналогичные стадии, характеризуемые по степени двигательной активности, которая может повышаться при относительно малых концентрациях ксенобиотика, либо по характерной позе с подгибанием передних сегментов под вентральную сторону тела (НСО), были выявлены ранее при биотестировании некоторых органических веществ [14].

В первые 60 мин контакта Н. medicinalis с концентрациями ТДТМА, равными 10, 25 и 50 мг/л, у пиявок было зарегистрировано некоторое увеличение двигательной активности по сравнению с контролем и сублетальной концентрацией 5 мг/л. Так, из 225 зафиксированных состояний динамичными были 26, 48 и 62 состояний соответственно, в то время как в контроле и при концентрации 5 мг/л было зарегистрировано лишь по одному динамичному состоянию.

При повторении опыта с концентрациями ТДТМА 1 и 5 мг/л (условия опыта прежние) было отмечено следующее число динамичных состояний: 0 мг/л (контроль) —0; 1 мг/л — 9; 5 мг/л — 16.

Таким образом, в диапазоне концентраций ТДТМА от 1 до 50 мг/л установлено некоторое увеличение двигательной активности в сравнении с контролем.

Воздействие ТДТМА (от 0 до 50 мг/л) на пиявок при более длительной экспозиции представлены в табл. 2.

Действие ПАВ при более высокой концентрации (250 мг/л) было весьма выраженным даже при короткой экспозиции (1,5 мин). После такого кратковременного воздействия пиявки были еще живы. Их переносили (после 1,5 мин инкубации в указанном растворе) в чистую воду; все они, однако, погибли через 5—10 мин.

Действие ТДТМА при меньших концентрациях (5—50 мг/л) прояв-лялось после некоторого латентного периода, длительность которого за-висела от концентрации ксенобиотика. При концентрации 50 мг/л все животные погибли в течение >1,5 ч, при 25 мг/л — менее чем за сутки. При последней концентрации (25 мг/л) в первые 8 ч опыта погибло более половины животных (89%).

При концентрации 10 мг/л число погибших животных (в скобках — процент и длительность экспозиции) составили: 0 (0%, 1 ч), 3 (33%, .23 ч), 3 (33%, 31 ч), 6 (67%, 46 ч), 7 (78%, 48 ч). Выявлена ярко выраженная зависимость медианной концентрации ТДТМА от экспозиции (табл. 3).

Таким образом, тестирование на пиявках подтверждает, что наблюдение за поведением этих животных позволяет выявлять воздействие ксенобиотиков при меньших концентрациях, чем те, которые оказывают летальный эффект. Результаты изучения воздействия ТДТМА свидетельствуют, что такой симптом отравления, как подворачивание головных сегментов к брюшной стороне тела, носит довольно неспецифиче-ский характер. Этот симптом отравления зарегистрирован при воздействии ПАВ (в данной работе ТДТМА), хлорофоса, полихлорпинена [4].

Результаты биотестирования ТДТМА на другом тест-организме — проростках растений — приведены в табл. 4. Видно, что при обеих испытанных концентрациях наблюдалось ингибирование роста проростков. Расчет скорости удлинения проростков (табл. 5) показал, что в контроле она в течение опыта возрастала, а при действии КПАВ (при обеих концентрациях) к концу опыта (53—69 ч от начала опыта) снизилась по сравнению с предыдущим периодом (45—53 ч).

Таблица 4

Воздействие водной среды, содержащей ТДТМА, на условную среднюю длину проростков F. esculentum

ТДТМА, мг/л	Время, ч	УСД, мм	Довери- тельный интервал УСД	Средне-квадра-тичное отклоне- ние σ	Доверительный интервал σ	Число измерений n	Число непро- росших семян
0	45	5,56	1,83	5.43	4,50 6,92	36	12
	53	8,83	2,79	8,28	6.85 10,55	36	12
	69	17,56	5,40	16.05	13,28 20,44	36	12
50	45	4,47	1,15	3,41	2,82 4,34	36	10
	53	6,25	1,59	4,72	3,91 6,02	36	10
	69	8,39	2,07	6,16	5,10 7,85	36	10
250	45	3,43	0,80	2,34	1,94 2,98	35	9
	53	4.09	0,92	2,70	2,24 3,45	35	9
	69	4,54	1,02	2,98	2,47 3,80	35	9

Таблица 5

Воздействие водной среды, содержащей ТДТМА, на скорость роста

F. esculentum, исключая непроросшие (в скобках - скорость роста УСД)

ТДТМА, мг/л	Скорость роста F. esculentum, мм/ч, в разные периоды времени
	0—45 ч	45—53 ч	53—69 ч
0 50 250	0,19(0,12) 0,14(0,10) 0,10(0,08)	0,62(0,41) 0,31(0,22) 0,11(0,08)	0,81(0,55) 0,18(0,13) 0,04(0,03)

Количественная оценка степени ингибирования роста (в сравнении с контролем) под действием ТДТМА свидетельствует, что при концентрации 50 мг/л ингибирование в конце опыта (период 53—69 ч) было значительно выше 50% (табл. 6).

Сравнение этих данных с результатами биотестирования на том же организме другого ПАВ — додецилсульфата натрия [8] показывает, что ТДТМА сильнее ингибирует рост проростков гречихи, чем додецилсуль-фат натрия.

Данные о действии КПАВ на проростки целесообразно иметь в виду при анализе экологических последствий использования загрязненных и сточных вод для орошения [10]. Полученная информация об ингибировании проростков под действием ТДТМА дополняет предыдущие работы по биотестированию ПАВ [5, 6, 8, 9, 17] и других ксенобиотиков [2].

Таблица 6

Коэффициенты ингибирования при воздействии ТДТМА

на удлинение проростков F. esculentum, исключая непроросшие

(в скобках - коэффициенты ингибирования роста УСД)

	Коэффициенты ингибирования, %, в разные периоды времени
ТДТМА, мг/л	0—45 ч	45 — 53 ч	53—69 ч
0 50 250	0 25,3(19,6) 49,4(38,3)	0 50,0(45,6) 82,9(79,8)	0 77,5(75,5) 95,5(94,8)

Сравнение обоих биотестов (в данной работе) свидетельствует о большей чувствительности к ТДТМА Н. medicinalis.

Автор благодарен сотрудникам Института биологии внутренних вод АН СССР Б. А. Флерову и Л. Н. Лапкиной за демонстрацию метода работы с пиявками и консультирование, а также специалистам кафедры общей экологии и гидробиологии биофака МГУ и Института коллоидной химии и химии воды АН УССР за советы и помощь в работе.

Список литературы

Брагинский Л. П., Величко И. М., Щербань Э. П. Пресноводный планктон в токсической среде, Киев: Наук. думка, 1987. 180 с.
Иванов В. Б. Клеточные основы роста растений. М: Наука, 1974. 222 с.
Крайнюкова А. Н. Биотестирование в охране вод от загрязнения//Методы биоте-

стироваиия вод. Черноголовка, 1988. С. 4-14.

Лапкина Л. Н., Флеров Б. А. Исследование острого отравления пиявок некоторыми токсическими веществами//Физиология и паразитология пресноводных животных. Л.: Гидрометеоиздат, 1979. С. 50—59.
Максимов В. Н., Нагель X., Остроумов С. А, Экспериментальное изучение реакции проростков Fagopyrum esculentum на загрязнение водной среды детергентами//Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. Т. 9. Л.: Гидрометеоиздат, 1986. С. 87—97.

6. Максимов В. Н., Нагель X., Остроумов С. А., Ковалева Т. Н. Биотестирование вод, загрязненных сульфонолом//Вод. ресурсы. 1988. № 1. С 165—168.

Методические указания по биотестированию сточных вод с использованием медицинской пиявки. М.: Минводхоз РСФСР, 1986. 24 с.
Нагель X., Остроумов С. А., Максимов В. Н. Ингибирование роста проростков гречихи под действием додецилсульфата натрия//Биол. науки. 1987. № 12. С. 81—84.
Остроумов С. А. Введение в биохимическую экологию. М.: Изд-во МГУ, 1986. 176 с.

Сельскохозяйственное использование сточных вод. М.: Росагропромиздат, 1989. 223 с.
Ставская С. С, Удод В. М., Таранова Л. А., Кривец И. А. Микробиологическая очистка воды от поверхностно-активных веществ. Киев: Наук. думка, 1988. 184 с.
Унифицированные методы исследования качества вод. Ч. 3. Методы биологического анализа вод. М.: СЭВ, 1975. 176 с.
Филенко О. Ф. Водная токсикология. Черноголовка, 1988. 156 с,
Флеров Б. А., Лапкина Л. Н., Жмур Н. С., Яковлева И. И. Метод биотестирования токсичности сточных вод, содержащих ионы металлов (Cu²+, Hg²+, Cd²⁺, А1³⁺ и др.) по смене статического состояния на динамичное у медицинской пиявки//Мето-ды биотестирования вод. Черноголовка, 1988. С. 114—116.
Яблоков А. В., Остроумов С. А. Опазване на живата природа. София: Земиздат, 1989 192 с

16 Jablokov А. V., Ostroumov S. A. Omul si Natura, De la probleme la solutii//Ocrotirea
Naturii. Cluj-Napoca: Dacia, 1988. P. 65—80.

17 Nyberg H. 1988. Growth of Selenastrum capricornutum in the presence of synthetic
surfactants//Water Res. 1988. V. 22. № 2. P. 217-223.

Поступила в редакцию 21.02.90

Длительность экспозиции	Оценка LC₅₀ мг/л	Длительность экспозиции	Оценка LC₅₀ мг/л
1,5 мин 1,5 ч 8 ч	<250 <50 <25	24 ч 48 ч	10-25 <10