Генотоксический анализ железа (III) в серии первичного скриннинга

РАЗДЕЛ VI

ЭКОЛОГИЯ

УДК 504.054.001

ГЕНОТОКСИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ЖЕЛЕЗА (III) В СЕРИИ ПЕРВИЧНОГО СКРИННИНГА

В.И. Нахаева, канд. с-хоз. наук, доц., А.М. Сизиков, канд. техн. наук, доц.,

Т.В. Александрова, аспирант

Аннотация: Оценка генотоксического эффекта железа (III), одного из основных загрязнителей рек Иртыш и Омь, в серии первичного скрининга показала, что железо обладает достаточно высоким уровнем токсичности и мутагенной активности, которая при увеличении времени обработки и концентрации действующего вещества возрастает.

Ключевые слова: железо, ксенобиотики, первичный скрининг, питьевая вода, токсичность, хромосомные аберрации.

Введение

Экологическая проблема - проблема взаимоотношений общества и природы, сохранения окружающей среды. На протяжении тысячелетий человек постоянно увеличивал свои технические возможности, усиливал вмешательство в природу, забывая о необходимости поддержания в ней биологического равновесия. Особенно резко возросла нагрузка на окружающую среду во второй половине 20 века. Во взаимоотношениях между обществом и природой произошел качественный скачок, когда в результате резкого увеличения численности населения, интенсивной индустриализации и урбанизации нашей планеты хозяйственные нагрузки начали повсеместно превышать способность экологических систем к самоочищению и регенерации. Вследствие этого нарушился естественный круговорот веществ в биосфере, под угрозой оказалось здоровье нынешнего и будущего поколений людей.

Большая часть загрязнителей является ксенобиотиками - агентами химической природы. К ним относятся: отходы промышленности, транспорта, сельского хозяйства; вещества бытовой химии, фармакологии; ядохимикаты; полимерные и пластмассовые компоненты современного жилища; некоторые продукты питания, содержащие эмульгаторы; питьевая вода, получаемая из естественных ис-

точников (реки, озера, грунтовые воды) и т.д. [9]

Ксенобиотики могут оказывать токсическое, канцерогенное, тератогенное или аллергенное воздействия. Однако, наиболее опасны ксенобиотики, обладающие мутагенным эффектом, так как именно они влияют на изменения генетической информации, тем самым угрожая здоровью не только настоящего поколения, но и ряду последующих поколений, проявляясь в виде наследственных заболеваний [3,6].

Проблема охраны окружающей среды от загрязнения продуктами деятельности человека уже давно приобрела глобальный характер и затрагивает всё население Земли. Тяжёлая экологическая ситуация возникла и в крупных промышленных центрах Западной Сибири, в том числе и городе Омске. Омск находится в числе городов с высоким уровнем загрязнённости. В последнее время активное развитие промышленности привело к сильному загрязнению гидросферы, представленной в Омской области двумя крупными реками -Иртыш и Омь, за счёт промышленных выбросов предприятий электроэнергетики (73%), пищевой промышленности (19%), нефтепереработки (4%), транспорта (3%), машиностроения и металлообработки (2,1 %)[8].

Река Иртыш является основным источником питьевой воды для города и области, а

Омь в настоящее время используется для водоснабжения лишь некоторых районов Омской области - это Калачинский, Кормилов-ский и Нижнеомский районы. На данный момент часть водозаборов на реке Иртыш перестала функционировать, так как наблюдается резкое уменьшение глубины реки из-за строительства множества крупных водозаборов в Китае и Казахстане[7]. Данная ситуация усугубляется ещё и тем, что в последние десятилетия отмечается высокий уровень загрязнения реки. Основными загрязнителями, ежегодно превышающими предельно допустимые концентрации, являются соединения железа (1,5-2,8 ПДК), меди (3,6-4,1 ПДК), цинка (1,1-2,9 ПДК), марганца (16,5-20,3 ПДК), фенолы (2-3 ПДК), нефтепродукты (1,2-2 ПДК), которые резко ухудшают качество питьевой воды[9].

В связи с этим в последнее время все чаще поднимаются вопросы о необходимости использования р. Омь как альтернативного источника питьевой воды. Однако, как и р. Иртыш, р. Омь имеет достаточно высокий уровень загрязненности, содержит значительно большее, по сравнению с Иртышем, количество железа (3-4 ПДК), также регулярно превышают ПДК и соединения алюминия. Кроме того, отличительной особенностью Оми является наличие в ней гуминовых кислот, высокое содержание которых приводит к тому, что показатели цветности и мутности ежегодно превышают предельно допустимые в 7-10 раз, окисляемости в 3-4 раза.

Высокая степень загрязненности обеих рек обуславливает необходимость водоподго-товки, которая включает следующие стадии: механическое отстаивание, затем коагуляция солями алюминия, флокуляция, фильтрация и обеззараживание хлором. В результате проведения этой процедуры снижаются показатели окисляемости и цветности, но возрастает количество других вредных веществ, в частности солей алюминия и продуктов взаимодействия органических соединений с хлором, что может быть не менее вредно для человека, употребляющего данную воду как питьевую.

Мутагенность многих из содержащихся в Оми веществ уже выявлена. В частности, в лаборатории генетики кафедры «Ботаники, цитологии и генетики» ОмГПУ в 1999-2000 годах была произведена оценка цитогенетических свойств железа (III) в системе первичного скрининга на растительной клетке.

Исследования

Соль железа (сульфат железа(Ш)) исследовалась в следующих концентрациях: приближенной к ПДК для пунктов водопользова-

ния (0,1 мг/л), а также в 10 и 100 раз ее превышающих (1 мг/л и 10 мг/л соответственно). Изучение растворов осуществлялось в сравнении с контролем, в качестве которого выступала дистиллированная вода. Тест-объектом являлись семена пшеницы сорта Омская 20, выращенной на чистом естественном фоне. Семена обрабатывались водными пробами при экспозиции 24 часа, после чего проращивались во влажных камерах - чашках Петри. На третий день проращивания снимались показатели энергии прорастания, на седьмой день - всхожести. Проросшими семенами считались такие, из которых корешки разошлись нормально, а один главный корешок имел длину не менее длины семени, росток должен был достигнуть по крайней мере 1/2 длины семян [4]. При достижении длины первичного корешка 1 - 1,5 см производилась фиксация, окрашивание по стандартной методике и этот материал использовался для приготовления временных давленных препаратов с целью изучения ана- и телофаз, сравнения нормы и патологии. Учитывались следующие разновидности патологии митоза, связанные с повреждением хромосом: фрагменты, хромосомные мосты, отстающие хромосомы, а также сочетанная патология [1, 2].

В тесте на токсичность железа в серии методик первичного скрининга было выявлено его ингибирующее влияние на рост и развитие растительного тест-объекта в фазу прорастания (таблица 1). Дистиллированная вода, используемая в качестве контрольного варианта, оказывала своеобразное ингибирующее действие на процессы роста пшеницы. Так, при экспозиции 72 часа зарегистрировано снижение показателя энергии прорастания в

1.2 раза, т.е. до 72,3%, по сравнению с экспозицией 24 часа (88,4%). По показателям всхожести достоверных различий в контроле нет. При экспозиции 48 часов достоверных различий, по сравнению с контролем, не зафиксировано. Анализ полученных данных в эксперименте показал, что изучаемые концентрации железа оказывают выраженное отрицательное воздействие на жизнеспособность растений в период прорастания.

Так, концентрация солей железа (Ш) равная ПДК при 24-часовой экспозиции вызвала снижение показателей энергии прорастания в

1.3 раза (69,3%) и всхожести в 1,2 раза (81%) по сравнению с контролем (88,3% и 94% соответственно). Дальнейшее повышение концентрации металла (ПДКх10, ПДКх100) привело к подавлению ростовых процессов: энергия прорастания снизилась в 1,7 раза (52,5%) и в

353 раза (0,25%) соответственно; всхожесть в нию с контролем при экспозиции 24 часа. Раз-

1,4 раза (65%) и 7,3 раза (12,8%) соответ- ница в показателях изучаемых параметров ственно указанным концентрациям по сравне- статистически достоверна.

Таблица 1 - Влияние железа на энергию п рорастания и всхожесть зерен пшеницы, %

Показатели Концентрация Экспозиция

24 часа 48 часов 72 часа

Энергия прораста- Контроль 88,3 84,3 72,3

ния ПДК 69,3*** 76,3*** 70,0

ПДКх10 52,5*** 28,4*** 26,8***

ПДКх100 0,25*** 0,25*** 0***

Всхожесть Контроль 94,0 91,3 87,0

ПДК 81,0*** 87,5* 87,0

ПДКх10 65,0*** 43,0*** 35,3***

ПДКх100 12,8*** 4 0*** 8,8***

* - на 95% уровне значимости, ** - на 99% уровне значимости, *** - на 99,9% уровне значимости.

При экспозиции 48 часов зарегистрирована та же тенденция в изменениях показателей прорастания зерен пшеницы. При этом отмечено достоверное снижение уровня энергии прорастания при обработке зерен раствором с концентрацией ПДКх10 в 3,4 раза (24,8%), а всхожести - в 2 раза (43%) по сравнению с контролем (84,3% и 91,3% соответственно), а в варианте ПДКх100 - снижение энергии прорастания в 337 раз (0,25%), всхожести - в 23 раза (4%) по сравнению с контрольными вариантами.

При экспозиции 72 часа также отмечен ранее описанный эффект влияния железа (Ш) на изучаемые параметры, т.е. ингибирующее действие оказывают концентрации: 1 мг/л (ПДКх10), при которой показатели энергии прорастания снизились в 2,7 раза (26,8%), всхожести - в 2,5 раза (35,3%) по сравнению с контролем (72,3% и 87% соответственно); и -10 мг/л (ПДКх100), при которой энергия прорастания снизилась в 72 раза, а всхожесть - в 10 раз (8,8%) по сравнению с контролем.

Предельно допустимая концентрация железа (0,1 мг/л) при экспозициях 48 и 72 часа статистически достоверного влияния на изучаемые параметры по сравнению с контролем не оказывала. Только в вариантах ПДКх10 и ПДКх100 фиксируется их резкое и достоверное снижение.

При изучении влияния времени воздействия железа на жизнеспособность семян в период проращивания была отмечена следующая закономерность: в варианте, где концентрация железа (Ш) составляла 0,1 мг/л (ПДК), по обоим параметрам фиксируется тенденция к возрастанию показателей, т.е. увеличение экспозиции до 48 часов для энергии прорастания и экспозиций на 48 и 72 часа для всхожести оказывало стимулирующее

действие на данные показатели, но достоверных различий по ним не наблюдается. Железо в концентрациях 1 мг/л (ПДКх10) и 10 мг/л (ПДКх100) является ингибитором ростовых процессов. Хронический эксперимент показал, что при длительности экспозиции - показатели ниже.

Тесты первичного скрининга по оценке мутагенного действия изучаемого вещества предусматривают регистрацию хромосомных аберраций в клетках апикальной меристемы пшеницы сорта Омская 20 в ана- и телофазу митоза. В ходе проведенных исследований был зарегистрирован естественный уровень мутирования, характерный для данного сорта. Так, при экспозиции 24 часа он составил 13,8% хромосомных аберраций, в анафазу -7,2%, в телофазу - 6,6 %. При экспозиции 48 часов естественный уровень мутирования составил 11,2%: в анафазу - 7,1%, в телофазу -4,1%. При экспозиции 72 часа - 13,4%: в анафазу - 8,3%, в телофазу - 5,2%. Следует отметить, что время обработки семян дистиллированной водой на этот показатель влияния не оказало, но при этом большее количество аберраций было зарегистрировано в анафазу, по сравнению с телофазой при всех сроках экспозиции. В целом, уровень естественного мутирования для данного сорта пшеницы характеризуется как невысокий.

При изучении влияния тяжелого металла -железа (Ш) - на уровень хромосомных аберраций было установлено, что обработка семян изучаемым веществом в течение 24 часов привела к резкому и достоверному снижению этого показателя при всех изучаемых концентрациях по сравнению с естественным уровнем мутирования. Соответственно, зафикси-

ровано незначительное количество аберрантных анафаз и телофаз.

Таким образом, при экспозиции 24 часа железо оказало токсичное влияние, но мутагенного эффекта установлено не было. Это можно объяснить тем, что показатели всхожести в вариантах с различной концентрацией железа (0,1; 1; 10 мг/л) резко снижались, особенно при концентрации ПДКх100, т.е. железо (Ш) оказало летальный эффект (вероятно, непроросшие семена несли совокупность мутагенного влияния данного металла на клеточном уровне). Но в хронических экспериментах, т.е. с увеличением времени обработки железом семян, даже при снижении всхожести (при явно выраженном токсическом воздействии железа) был установлен мутагенный эффект.

Так, при экспозиции 48 часов концентрации ПДКх10 и ПДКх100 давали достоверный рост числа хромосомных аберраций в сумме по двум изучаемым фазам: 23,9% (ПДКх10) и 29,7% (ПДКх100). Но при этом в варианте ПДК, по сравнению с контролем (11,2%), мутагенного действия не было установлено (12,6%). При экспозиции 72 часа железо проявляло мутагенный эффект только в концентрации пДКх10. Так, в этом варианте зафиксировано 23,2% патологий, что достоверно

выше контроля (13,4%). Концентрации ПДК и ПДКх100 мутагенного эффекта в эксперименте не показали, т.к. число хромосомных аберраций достоверно не превышало зарегистрированное в контрольном варианте.

Таким образом, железо (III) проявило мутагенный эффект в концентрации, превышающей предельно допустимую в 10 раз при экспозициях 48 и 72 часа. Анализ числа аберрантных ана- и телофаз показал, что при наличии зафиксированного мутагенного воздействия железа (концентрации ПДКх10 и ПДКх100) больше всего патологий выявлено в телофазе при экспозиции 48 часов, а также, при более продолжительном времени эксперимента, - в анафазе. Например, в варианте при экспозиции 48 часов с концентрацией металла ПДКх10 выявлено 16,2%, а в варианте при той же экспозиции с концентрацией ПДКх100 - 22,6 % хромосомных аберраций в телофазе, что достоверно превышает эти показатели в анафазу митоза. В варианте при экспозиции 72 часа с концентрацией ПДКх10, где также установлено мутагенное действие железа, выявлено наибольшее количество аберрантных анафаз (14,9%), по сравнению с количеством аберрантных телофаз (8,3%; таблица 2).

Таблица 2 - Влияние железа на уровень хромосомных аберраций в клетках корневой меристе-

Экспозиция Концентрация, мг/л Частота хромосомных аберраций, %

Всего Всего в анафазе Всего в тело-фазе

24 часа 0 13,8 ±1,6 7,2 ±1,14 6,6 ± 0,7

0, 1 5,5 ± 1*** 2,8 ±0,6** 2,7 ±0,6***

1 5,8 ±1 ,06*** 3,2 ±0,7** 2,6 ±0 ,58***

10 9,4 ±1* 5,6 ± 0,76 3,8 ±0,6***

48 часов 0 11,2 ±1,2 7,1 ±1 4,1 ±0,92

0, 1 12,6 ±0,54 6,4 ±0,78* 6,2 ± 0,08

1 23,9 ±1,26*** 7,7 ±0,86** 16,2 ± 0.9***

10 29,7 ±3,26*** 7,2 ±2,02 22,6 ±2,34***

72 часа 0 13,4 ±1,38 8,3 ± 1,02 5,2 ± 0,92

0, 1 17,7 ±1,64 9,5 ± 1,12 8,2 ± 1,18

1 23,2 ±1,74*** 14,9 ±1,8** 8,3 ±0,88*

10 10 ±2,32 6,26 ±1,74 3,76 ±1,04

* - на 95% уровне значимости, ** - на 99% уровне значимости, *** - на 99 ,9% уровне значи мости.

Анализ спектра патологий (фрагменты, мосты, множественные мосты и сочетанная патология) при естественном уровне мутирования показал, что наибольшее число фрагментов в анафазе отмечалось при экспозиции 72 часа (6,6 %; таблица 3). При изучении дей-

ствия железа на спектр патологий было установлено, что больше всего фрагментов в анафазу наблюдалось также при более длительном времени экспозиции (72 часа), особенно в концентрации ПДКх10 (9,5%), при которой зарегистрировано мутагенное действие

изучаемого тяжелого металла. В вариантах с концентрациями железа ПДКх10 и ПДКх100 при экспозиции 48 часов, где также зафиксировано его мутагенное влияние, отмечается преобладание фрагментов (4,5% и 5,2% соответственно). Количество мостов в вариантах различных концентраций при всех экспозициях достоверно не отличалось от этих показателей в контроле. Исключение составил вариант при экспозиции 24 часа и с концентрацией ПДКх100, в котором было выявлено достоверное увеличение количества мостов (1,9%), по сравнению с контрольным вариантом (0,9 %). Но, следует отметить, что в целом железо Ш в этом варианте мутагенного эффекта не показало. При изучении такой патологии как множественные мосты, было установлено, что достоверных различий, по сравнению с кон-

В телофазе митоза также зафиксировано преобладание фрагментов при экспозициях 48 и 72 часа (таблица 4). Максимальное количество фрагментов было выявлено в варианте при экспозиции 48 часов с концентрацией ПДКх100 (13,2%), что достоверно отличалось от такового показателя контроля этого блока (1,5%). Количество мостов в телофазе варьировало от 0,2 до 1,7%. При этом встречались варианты, в которых мостов наблюдалось намного меньше, чем в контрольных вариантах: так, в концентрации железа равной ПДКх10 при экспозиции 24 часа было обнаружено 0,4% данных хромосомных аберраций, при концентрации ПДК с экспозицией 48 часов

- 0,6%, и в концентрации ПДКх100 с экспозицией 72 часа - 0,5%. В телофазе зарегистри-

тролем, не отмечалось: во всех вариантах количественный показатель варьировал от 0,2 до 0,8%. Встречались варианты, где множественные мосты вообще не были зафиксированы (при экспозиции 24 часа в концентрациях ПДК и ПДКх10, при экспозиции 72 часа в концентрации ПДКх100). Сочетанная патология, как и множественные мосты, очень редко выявлялась в эксперименте, но при этом максимальное количество данной патологии было зарегистрировано в варианте при экспозиции 72 часа с концентрацией ПДКх10, где проявился явно выраженный мутагенный эффект изучаемого тяжелого металла (4,1%). В целом количество сочетанной патологии колебалось по вариантам в пределах от 0,1 до 1,8% и достоверного превышения, по сравнению с контрольными вариантами, не показало.

ровано минимальное количество множественных мостов и сочетанной патологии, по сравнению с контрольными вариантами каждого блока, которые если и встречались, то находились в пределах естественного уровня мутирования. Отстающие хромосомы - особый вид патологий, характерный только для тело-фазы, был зафиксирован в эксперименте во всех вариантах, но достоверные превышения, по сравнению с контролем (3,2%), были отмечены только при экспозиции 48 часов, в тех вариантах, где проявилось мутагенное действие железа, т.е. с концентрацией ПДКх10 (5,5%) и ПДКх100 (7,2%). В остальных вариантах количество отстающих хромосом находилось на уровне естественного мутирования и даже ниже [5].

Таблица 3 - Спектр патологий анафаз в клетках корневой меристемы пшеницы под воздействием железа, %_____________________________________________________________________________

Экспозиция Концентрация, мг/л Фрагменты Мост Множественные мосты Сочетанная патология

24 часа 0 5,6 ±0,82 0,9 ±0,26 0,2 ±0,12 0,5 ±0,18

0, 1 1,9 ±0,4*** 0,8+0,2 - 0,1 ±0,096

1 2 ±0, 38** 1 ±0,34 - 0,2 ±0,14

10 3,2 ±0,52* 1,9 ±0,38* 0,2 ±0,14 0,4 ± 0,22

48 часов 0 2,4 ±0,7 0,8 ± 0,32 0,4 ±0,18 0,5 ± 0,32

0, 1 3,8 ± 0,62 0,9 ± 0,26 0,7 ± 0,26 1,1 ± 0,32

1 4,5 ± 0,76 1,3 ± 0,28 0,8 ± 0,26 1,1 ± 0,38

10 5,2 ±0,78* 0,8 ± 0,36 0,5 ± 0,48 0,8 ± 0,52

72 часа 0 6,6 ± 0,72 0,9 ± 0,26 0,2 ±0,2 0,6 ± 0,24

0, 1 6,7 ± 0,94 0,7 ± 0,26 0,3 ±0,16 1,8 ±0,44*

1 9,5 ±0,92* 1 ±0,34 0,3 ±0,16 4,1 ±0,98**

10 5,26 ±1,64 - 1 ±0 ,38

* - на 95% уровне значимости, ** - на 99% уровне значимости, *** - на 99,9% уровне значимости.

Таблица 4 - Спектр патологий телофаз в клетках корневой меристемы пшеницы под воздействием железа, %______________________________________________________________________________

Экспозиция Концентрация, мг/л Фрагменты Мост Множественные мосты Сочетанная патология Отстающие хромосомы

24 часа О 2,4 ±О,42 1,4 ±О,38 О,3 ±О,16 О,1 ±О,О98 2,4 ±О,46

О, 1 О,8 ± О,2** О,7±О,18 - - 1,2 ±О,4

1 1 ±О ,52* О,4 ±О,18* - - 1,2 ±О,34*

1О 1 ±О,3* О,6 ±О,15 - 1,8 ± О,32

48 часов О 1,5±О,46 1,6 ±О,4 О,4 ±О,2 О,3 ±О,О8 3,2 ±О,4

О, 1 1 ±О ,36 О,6 ± О,2* О,3 ±О,2 О,1 ±О,О98 4,2 ± О,54

1 8,3±О, 88*** 1,7 ± О,36 О,1 ±О,О98 О,6 ± О,24 5,5 ±О,66**

1О 13,2±1 ,54*** 1 ±О ,52 О,26 ± О,24 О,8 ± О,36 7,2 ±1,12**

72 часа О 2,7 ±О,58 О,2 ±О,14 - 2,2 ±О,46

О, 1 5,9 ±О ,94*** О,6 ± О,26 - О,1 ±О,О98 1,6 ± О,38

1 6,1 ±О,86** О,5 ±О,2 О,1 ±О,О98 О,1 ±О,О98 1,5 ± О,38

1О 3,26 ±О,9 - - О,5 ±О,32**

* - на 95% уровне значимости, ** - на 99% уровне значимости, *** - на 99,9% ур овне значимости.

Выводы

Таким образом, по результатам первичного скрининга было установлено, что железо (III) обладает токсичным и мутагенным действием. При увеличении времени обработки и концентрации мутагенный эффект возрастает. Но соединения железа не являются единственным превышающим ПДК агентом в реке Омь, следовательно, необходимо комплексно изучать воду как до, так и после водоподго-товки в серии биотестов не только на растительной, но и на животной клетке.

Библиографический список:

1. Алов И.А. Цитология и патология митоза. - М.:Медицина, 1972 г. - 264с.

2. Вардуни Т.В. Перестройки хромосом в клетках высших растений как показатель мониторинга мутагенов окружающей среды. Ав-тореф. канд. биол. наук, Воронеж., 1997. 24с. Бочков

3. Инге-Вечтомов С. Г. Экологическая генетика. Что это такое? // Соросовский образовательный журнал. - 1998. - №2. - С. 59-65

4. Майсурян А.Л. Растениеводство (лабораторное занятие). Изд 4-е, перераб. и доп.

- М.: Сельхозгиз, 1960. - 384 с.

5. Нахаева В.И.. Свердлова А.В., Гурова О.П. Оценка мутагенной активности солей тяжелых металлов при проведении первичного скрининга с использованием растительной тест-системы // Новое в медицине и медицин-

ском образовании. Материалы юбилейной научной конференции, посвященной 80-летию лечебного факультета Омской государственной медицинской академии, Омск 2001, с.33-37

6. Пузырев В. П. Медицинские аспекты экогенетики // Соросовский образовательный журнал. - 1997. - №8. - С. 20-26;

7. Состояние окружающей среды Омской области в 2004 году/Госкомэкология Омской области. Омск, 2005.

8. © Омская Газета, http: // www.

omsknews.ru

9. Официальный сайт «Окружающая среда России», http://eco.priroda.ru

A genotoxic analysis of iron (III) in series of the initial screening

V.I. Nakhaeva, A.M. Sizikov, T.V. Aleksandrova

The initial screening assessment in order to genotoxic effect of iron(III) - one of the basic pollutants of Irtysh and Om rivers - showed that it has high toxicity level and mutagenic activity, which grows with prolongation of treatment and concentration increase.

Нахаева Валентина Ивановна - канд. с.-хоз.. наук, доцент, доцент кафедры «Ботаника, цитология и генетика» Омского государственного педагогического университета. Основное направление научных исследований - генотоксиче-

ская оценка некоторых факторов окружающей среды. Имеет 79 опубликованных работ.

Сизиков Анатолий Михайлович - канд. хим. наук, доцент, заведующий кафедрой «Инженерной экологии и химии» Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии. Основное направление научных исследований - инженерная защита окружающей среды. Имеет 131 опубликованную работу.

Александрова Татьяна Витальевна - аспирант Сибирской государственной автомобильнодорожной академии. Основное направление научных исследований - генотоксическая оценка некоторых факторов окружающей среды. Имеет 7 опубликованных работ. E-mail: Nagini-

snake@yandex. ru

Статья поступила 22.04.2009 г.

УДК 502.7: 522 + 533.6: 622.233.6

АНАЛИЗ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ РИСКОВ В ОСВОЕНИИ КОСМОСА

С.В. Жаров, канд. техн. наук, доц.

Аннотация. На основании выполненных исследований определены важнейшие экологические проблемы, связанные с освоением космического пространства Россией, США, Китаем и другими странами. Рассмотрен и проанализирован ряд нарушений документов международного природоохранительного права и некоторые другие экологические аспекты исследования космоса, проводимого с помощью запусков на околоземные орбиты и к другим планетам космических аппаратов с Байконура, Плисецка, мыса Канаверал и других космодромов мира.

Ключевые слова: орбитальный мусор, искусственные спутники Земли, Международная космическая станция, озоновый слой, безопасность жизнедеятельности.

Введение

Уже первые запуски искусственных спутников Земли и полет в загадочный космос первого человека Юрия Гагарина заставили нас впервые задуматься о том, что все мы являемся членами экипажа звездолета, называемого Землей, и что ресурсы этого вроде бы огромного корабля на самом деле исчерпаемы.

Первопроходцам эпохи освоения космического пространства К. Циолковскому, Ф. Цандеру, В. фон Брауну, Н. Кибальчичу, Р. Годдарду, Г. Оберту, С. Королеву, В. Глушко, М. Янгелю, В. Челомелю уже было ясно, что, являясь неиссякаемым источником научных открытий, ближний и дальний космос, удивительный мир планет, звезд и галактик, не только таит в себе множество опасностей, но и отличается чрезвычайной хрупкостью и уязвимостью. Недаром девизом Детского фонда ООН является выражение: «Земля не оставлена нам нашими родителями, она выдается нам в долг нашими детьми».

Генезис космического мусора

Официальный прорыв великих держав СССР и США в околоземное пространство начался в 1957 г. и включал исследования в области милитаризации космоса, гидрометеорологии, коммутационных систем и, позднее, экологии и ряда других наук о Земле. Разрабатываются иннова-

ционные технологии и почти ювелирная техника для изучения Луны, Марса, Венеры, Солнца и других объектов ближнего космоса. Начиная с 70-х годов, Франция, Япония, Индия, а позднее Канада, Англия, Израиль, КНДР самостоятельно запускают свои ИСЗ. Уже в XXI веке начала реализовываться весьма амбициозная программа освоения космического пространства Китайской Народной Республики. Но и до настоящего времени должная координация международных отношений по прорыву в космос отсутствует, что ведет к неоправданному расходу огромных средств.

Достоверный сбор, накопление, обработка, хранение и использование всех видов экологической информации сегодня уже невозможны без организации всемирной мониторинговой системы, обеспечивающей контроль над состоянием важнейших природосоставляющих компонентов, включая космическое пространство. В такой глобальной службе должно быть развернуто достаточное количество наземных станций с соответствующими датчиками, позволяющими оценивать сейсмическое состояние Земли, физикохимические параметры атмосферы, гидросферы и литосферы. Эти станции по аналогии с системой КОСПАС - САРСАТ, предназначенной для регистрации сигналов бедствия от морских и воздуш-