СПОСОБ САНИТАРНО-ГИГИЕНИЧЕСКОГО НОРМИРОВАНИЯ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ В ПОЧВЕ
METHOD FOR SANITARY-HYGIENE NORMALISING OF HAZARDOUS SUBSTANCES IN SOIL

Изобретение относится к области медицины, а именно гигиены, и может быть использовано, в частности, для определения концентраций поллютантов, оказывающих неблагоприятное воздействия на организм человека.
Известно, что одной из целей любого экологического исследования является определение степени потенциальной опасности различных компонентов внешней среды для здоровья человека. Всеобщий интерес к экологическим вопросам побудил провести определенную ревизию санитарно-гигиенических приемов, среди которых заметный импульс получили микробиологические методики, постепенно занимающие все более видное место.
Развитие способов определения опасности веществ, загрязняющих окружающую среду, альтернативных рутинным методам оценки здоровья различных профессиональных категорий людей и тестам на лабораторных животных, нередко определяется, прежде всего, этическими нормами, а также сокращением материальных и временных затрат.
Микроорганизмы же в силу своей убиквитарности, относительной толерантности к губительному действию факторов внешней среды и высокой биохимической пластичности достаточно быстро реагируют на изменение качества среды обитания, что делает привлекательным исследование объективных связей в системе «техногенное загрязнение - свойства микрофлоры» как одного из возможных методов оценки вредного воздействия антропогенных факторов на окружающую среду.
Следует считать рациональным определение своего рода «меток», свидетельствующих о потенциальной опасности для человека процессов, протекающих в микробной клетке под воздействием испытуемого вещества. К такого рода легко определяемым параметрам следует отнести выраженность липолитической активности микроорганизмов. Известно, что вирулентность у многих бактерий сочетается с ослаблением ряда энзиматических свойств, в том числе и липазной активности (Петровская В.Г. Проблема вирулентности бактерий. М.: «Медицина», 1967, с.38).
Наиболее близким по своим прогностическим параметрам к предлагаемому нами способу является использование интегральных показателей состояния организма подопытных животных в токсикологическом исследовании хронического действия вредных веществ (Трахтенберг И.М., Тимофиевская Л.А., Квятковская И.Я. Методы изучения хронического действия химических и биологических загрязнителей. Рига, «Зинате», 1987. С.50-71).
Данный способ имеет следующие недостатки.
1. Занимает продолжительный временной интервал. По мнению большинства исследователей, хронический эксперимент, планируемый для нормирования вредных веществ должен продолжаться не менее 1/10 жизни животного. В Международном руководстве ОЕСД для различных условий хронического эксперимента рекомендуется общая продолжительность экспозиции, равная 12 мес. вне зависимости от целей исследования и объекта нормирования.
2. Способ требует использования репрезентативной выборки животных, требующих значительных затрат на длительное содержание и кормление.
3. Проведение манипуляций над животными возможно только с соблюдением норм биоэтики, что может снижать чистоту эксперимента и достоверность результатов.
4. Более сложное устройство организма эукариот требует для изучение изменений, произошедших под влиянием поллютантов дорогостоящей аппаратуры и реактивов.
Целью представленного изобретения является разработка нового способа для увеличения чувствительности, точности, сокращения времени, необходимого для санитарно-гигиенического нормирования вредных веществ в почве при одновременной простоте и доступности предлагаемого способа для широкого практического применения.
Поставленная цель в изобретении достигается тем, что микроорганизмы Е. coli ингибируют в почвенной суспензии, содержащей исследуемое вещество, взятое на уровне его предельно допустимой концентрации (опыт) и без него (контроль) с дальнейшим сравнением липазной активности бактерий из контрольной и опытной проб и при снижении ее по сравнению с контролем считать данную концентрацию вещества опасной.
Таким образом, преимущество предлагаемого способа заключается в том, что короткая продолжительность жизни и простота организации испытуемых микроорганизмов позволяет с гораздо меньшими материальными вложениями проследить изменения, произошедшие на протяжении смены нескольких поколений «подопытных» и установить потенциальную опасность разных концентраций ксенобиотиков с высокой точностью и воспроизводимостью результатов. Кроме того, поллютант не всегда оказывает прямое токсическое действие на организм человека. Возможно его опосредованное повреждающее воздействие, в частности, из-за изменения биохимических свойств микроорганизма. Предлагаемый способ доступен для широкого практического использования благодаря относительно низкой себестоимости и простоте выполнения.
Предложенный способ был успешно апробирован на 120 образцах на кафедре молекулярной биологии, генетики и биохимии Астраханского государственного университета в течение 2008 года.
Ниже приводятся результаты апробации способа на примере разных концентраций таких поллютантов, как гексахлорана, карбофоса, прометрина, взятых на уровне их ПДК, а также серной кислоты, которая по данным Н.И.Хлебникова может обнаруживаться в почве на расстоянии до 1,5-2 км от химических комбинатов.
Пример №1
Первый этап заключался в приготовлении рабочего раствора почвенной суспензии. Для этого смешивали в пропорции 1:1 простерилизованные почву и дистиллированную воду.
После этого ее разлили по 50 мл во флаконы:
1 флакон - контроль (суспензия без поллютанта) - контроль,
2 флакон - суспензия с гексахлоран, конечная концентрация которого во флаконе составила 1,0 мг/кг.
3
Далее вносили во флаконы приготовленную с использованием стандарта мутности взвесь кишечных палочек (ГИСК им. Тарасовича) так, чтобы концентрация их во флаконе составила 10 м.т./мл, и затем инкубировали при комнатной температуре и естественном освещении.
Выделенные после 10 дней инкубации культуры использовались в дальнейшем в качестве испытуемых с целью изучения изменения их липазной активности.
Для этого готовили агар на основе обычного питательного агара, но с добавлением твина 60 (один из стандартных заменителей нерастворимых в воде жиров, используемых для определения липазной активности).
В целом среда имела следующий состав:
питательный агар - 100 мл; Твин-60 - 1 мл; хлористый кальций - 0,01 мл; Фенолрот - 0,5 мл. Среда имеет желтый цвет.
Посев микроорганизмов проводили уколом в агар. Вокруг колоний микробов, которые содержат глицеролэстер-гидролазу (липазу), образуется зона, окрашенная в красный цвет, величина которой зависит от активности фермента.
Исходя из результатов исследования, зафиксировавших уменьшение липазной активности микроорганизмов, делается вывод о потенциальном неблагоприятном воздействии этой концентрации гексахлорана.
Полученные результаты представлены в таблице 1.
Пример №2
Первый этап заключался в приготовлении контрольного и опытных растворов почвенной суспензии. В опытный флакон вносили серную кислоту так, чтобы ее конечная концентрация была на уровне предельно допустимой величины - 0,018 мг/кг. Дальнейшее исследование аналогично способу, описанному в примере 1.
Результаты исследования зафиксировали рост липазной активности микроорганизмов, что свидетельствует об отсутствии потенциального неблагоприятного воздействия данной концентрации серной кислоты на организм человека (Таблица).
Пример №3
Подготовительный этап аналогичен способу, описанному в примере 1. Конечная концентрация карбофоса в этом примере находилась на уровне предельно допустимой величины для почвы (ПДК) и составляла 2,0 мг/кг.
Исходя из результатов исследования, зафиксировавших уменьшение липазной активности микроорганизмов, делается вывод о потенциальном неблагоприятном воздействии этой концентрации карбофоса на организм человека (Таблица).
Пример №4
Подготовительный этап аналогичен способу, описанному в примере 1. Конечная концентрация прометрина в этом примере находилась на уровне предельно допустимой величины для почвы (ПДК) и составляла 0,5 мг/кг.
Исходя из результатов исследования, зафиксировавших уменьшение липазной активности микроорганизмов, делается вывод о потенциальном неблагоприятном воздействии этой концентрации прометрина на организм человека (Таблица).
Пример №5
Первый этап заключался в приготовлении контрольного и опытных растворов почвенной суспензии. В опытный флакон вносили азотную кислоту так, чтобы ее конечная концентрация была на уровне - 0,015 мг/кг. Дальнейшее исследование аналогично способу, описанному в примере 1.
Результаты исследования, не зафиксировавшие изменения липазной активности микроорганизмов, свидетельствуют об отсутствии потенциального неблагоприятного воздействия данной концентрации азотной кислоты на организм человека (Таблица).
Предлагаемым способом достигается положительный эффект.
Количественный анализ характеристик микрофлоры, изолируемой из антропогенно загрязненных экологических ниш или измененной под воздействием разных концентраций поллютантов в сравнении с их неизмененными аналогами, позволяет не только охарактеризовать интенсивность и направленность влияния на этот процесс модифицирующих факторов, но и оценить опасность распространения заболеваний бактериальной этиологии.
При этом повышается эффективность определения неблагоприятного воздействия поллютантов на организм человека при одновременном использовании не дорогого оборудования и реактивов, простоте и доступности для широкого практического применения и сокращений сроков исследования.
Предлагаемый способ может быть использован в фундаментальной и практической медицине для санитарно-гигиенического нормирования концентраций ксенобиотиков в почве.