2379

Характеристика объектов исследования

Озеро Аргаяш располагается полностью на территории Ильменского государственного заповедника (Челябинская область, г. Миасс). Имеет следующие характеристики [5]:

Водоём расположен в продолговатом углублении рельефа с неглубокой ровной котловиной. Имеет слабоизрезанные невысокие заболоченные берега, в восточной части – местами песчаные или каменистые, а в северной и южной частях – переходящие в прибрежные болота со сплавинами.

Преимущественно отмечаются илистые грунты, на заболоченных участках – торфяно-илистые, для восточного берега характерны песчаные и песчано-каменистые.

Ручей, впадающий в озеро (западный участок), совместно с болотом (юго-восточный участок) осуществляют приток воды в озеро. Стоком является малая река, проходящая через болото на севере. По термическому режиму озеро относится к умеренному типу. Наблюдается интенсивное развитие макрофитной растительности.

Поскольку озеро Аргаяш целиком находится на территории заповедника, то оно не подвергается антропогенной нагрузке.

Материалы и методы исследования

Исследования проводили в июне-июле 2013 г. на территории научно-производственной базы Ильменского государственного заповедника УрО РАН. Для проведения исследований были выбраны четыре станций в прибрежной зоне озера.

При отборе проб использовали батометр в соответствии с общепринятыми для альгологических исследований методами. Сгущение осуществляли осадочным способом. Использовали световые микроскопы с увеличением в 600 и 1000 раз. Виды, разновидности и формы водорослей идентифицировали по отечественным и зарубежным определителям. В основу систематического списка положена классификационная система, принятая при ревизии флоры водорослей водных

121

экосистем Челябинской области [6]. При эколого-географической характеристике фитопланктона использовали литературные данные [7].

Таксономический состав и эколого-географическая характеристика перифитона озера Аргаяш

В результате исследования перифитонного сообщества озера Аргаяш было обнаружено 2 отдела, 4 класса, 5 порядков, 15 семейств и 20 видов (табл. 1).

Таблица 1 Таксономическая структура организмов-обрастателей озера Аргаяш

Наибольшим видовым разнообразием характеризуется отдел

Bacillariophyta (14 видов), отдел Chlorophyta представлен соответст-

венно 6 видами (рисунок).

122

Наибольшей встречаемостью характеризуются Flagilaria crotonensis, Gomphonema truncatum, Cymbella helvetica, Diatoma vulgare, Synedra acus, Navicula radiosa, Amphora ovalis, Cymbella cymbiformis, Rhapalodia gibba, Oocystis borgei, Closterium parvulum.

Рис. Видовое разнообразие отделов обрастателей озера Аргаяш

В табл. 2 представлена эколого-географическая характеристика организмов-обрастателей озера Аргаяш.

Таблица 2 Эколого-географическая характеристика альгофлоры озера Аргаяш

О к о н ч а н и е т а б л . 2

Анализ альгофлоры показал, что встречающийся перифитон широко распространен в континентальных водоёмах. Он представлен исключительно видами-космополитами. Бентосно-планктонные и бентосные формы преобладают: их 47 и 37 % соответственно, планктонных видов 16 %.

По отношению к солёности воды преобладают виды-индиф- ференты – 88 %.

По отношению к рН среды встречаются алкалифильные (64 %), индифферентные (29 %) и ацидофильные (7 %) формы.

Оценка органического загрязнения показала, что на долю видов, характеризующих низкую степень загрязнения (от x до o-α), приходится 75 %, среднюю (β-мезосапробы) – 10 %, высокую (от β-α до p) – 15 % видов.

Сапробиологический анализ качества воды озера Аргаяш по перифитону подтвердил результаты исследования фитопланктонного сообщества – вода чистая.

В ходе проведенного исследования в акватории озера Аргаяш нами было зарегистрировано 20 видов перифитонных организмов. Преобладают представители отдела Bacillariophyta (14 видов). На долю видов, обитающих в озере Аргаяш и характеризующих низкую степень загрязнения, приходится 75 % представителей перифитона.

124

Список литературы

1.Буторина Л.А., Поляков В.О. Ильменский заповедник. – Челябинск: Юж.-Урал. книж. изд-во, 1991 – 159 с.

2.Экологические проблемы состояния водной экосистемы озера Ильменское / Т.Г. Крупнова, А.М. Кострюкова, И.В. Машкова, О.В. Ракова // Вестник Тамбовского университета. Серия: Естествен-

ные и технические науки. – 2013. – Т. 18, № 3. – С. 878–882.

3.Исследование видового состава перифитонных микроорга-

низмов озера Ильменское / А.М. Кострюкова, Т.Г. Крупнова, И.В. Машкова, В.Ю. Силин, В.Х. Нутфуллина // Вестник Тамбовского университета. Серия: Естественные и технические науки. – 2014. –

Т. 19, №. 5. – С. 1692–1695.

4.Эколого-географическая характеристика озер Ильменского заповедника / А.М. Кострюкова, И.В. Машкова, Т.Г. Крупнова, Ю.Д. Пилькевич // Экология и научно-технический прогресс. Урбани-

стика. – 2013. – Т. 1. – С. 118–125.

5.http://ilmeny.ru/content–view–7.html (датаобращения: 13.02.2014 г.).

6.Ярушина М.И., Танаева Г.В., Еремкина Т.В. Флора водорослей водоемов Челябинской области / НИСО УрО РАН. – Екатерин-

бург, 2004. – 307 с.

7.Баринова С.С., Медведева Л.А., Анисимова О.В. Биоразнообразие водорослей-индикаторов окружающей среды. – Тель-Авив: Pilies studio, 2006. – 498 с.

Сведения об авторах

Кострюкова Анастасия Михайловна – кандидат химических наук, доцент кафедры «Экология и природопользование», ЮжноУральский государственный университет (национальный исследова-

тельский университет), е-mail: anmikost@mail.ru.

Машкова Ирина Вячеславовна – кандидат биологических на-

ук, доцент кафедры «Экология и природопользование», ЮжноУральский государственный университет (национальный исследова-

тельский университет), е-mail: mashkoffa@yandex.ru.

125

Крупнова Татьяна Георгиевна – кандидат химических наук,

доцент кафедры «Экология и природопользование», Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский уни-

верситет), е-mail: krupnovatg@mail.ru.

Нутфуллина Венера Хабибуловна – магистрант, кафедра

«Экология и природопользование», Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет),

е-mail: venera_yrg@mail.ru.

Силин Василий Юрьевич – магистрант, кафедра «Экология и природопользование», Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет), е-mail: vasya_silin@mail.ru.

126

УДК 615.9

Д.Л. Мазунина, М.А. Землянова

ОЦЕНКА ВРЕДНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ МЕТАЛЛОВ, ПОСТУПАЮЩИХ В ОРГАНИЗМ ДЕТЕЙ

С ПИТЬЕВОЙ ВОДОЙ

Установлено, что у детей, потребляющих питьевую воду с повышенным содержанием металлов (марганца, никеля, хрома) на уровне 4,2–9,8 ПДК, уровни данных элементов в крови превышают референтные значения до 8,7 раза. Доказаны причинно-следственные связи между повышенным содержанием металлов в крови и вероятностью отклонения биохимических и гематологических показателей, характеризующих нарушение состояния оксидант- но-антиокислительных процессов, процессов возбуждения и торможения в ЦНС, процессов кроветворения.

Ключевые слова: металлы, вредное воздействие, биохимические и гематологические показатели, причинно-следственные связи, детское население, питьевая вода.

D.L. Mazunina, M.A. Zemlyanova

ASSESSMENT OF EXPOSURE METAL ENTERING

THE CHILD'S ORGANISM WITH DRINKING WATER

It is found that children who consume drinking water with elevated levels of metals (manganese, nickel, chromium) at 4,2–9,8 MPC levels of the elements in the blood exceeds the reference levels up to 8.7 times. Prove a cause-and-effect relationship between a high content of metals in the blood and the probability of rejection of biochemical and hematological parameters characterizing the state of the violation of the oxidant and antioxidant processes of excitation-inhibition in the central nervous system, processes of hematopoiesis.

Keywords: metals, adverse effects, biochemical and hematological parameters, cause-and-effect relationship, the child population, potable water.

В настоящее время в условиях стабильного загрязнения объектов среды обитания одной из приоритетных остается проблема снабжения населения качественной питьевой водой. В Российской Федерации заре-

127

гистрировано ежегодное увеличение проб воды системы централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения, превышающих гигиенические нормативы по содержанию таких металлов, как марганец, никель, хром [1]. Основными источниками неудовлетворительного состояния питьевой воды по содержанию металлов продолжают оставаться сбросы производств металлургической, химической игорнодобывающей отраслей промышленности, а также факторы природного характера (повышенное содержание металлов в воде водоносных горизонтов источников питьевого водоснабжения) [2, 3]. Постоянное поступление металлов спитьевой водой может вызвать развитие неблагоприятных эффектов со стороны органов и систем, в первую очередь у детей, как наиболее чувствительного контингента населения [4, 5, 6]. В связи с этим целью настоящего исследования являлась оценка вредного воздействия металлов при поступленииворганизмдетейспитьевойводой.

Материалы и методы

В качестве объекта исследования выбраны 147 детей в возрасте 4– 7 лет, потребляющих питьевую воду с повышенным содержанием металлов (марганца, никеля, хрома) – группа наблюдения (на примере п. ЮгоКамский Пермского края), 57 детей, потребляющих питьевую воду удовлетворительного качества по содержанию металлов – группа сравнения (на примере с. Сива Пермского края). Углубленное обследование детей выполнено в соответствии с обязательным соблюдением этических норм, изложенных в Хельсинкской декларации этических принципов Всемирноймедицинскойассоциации(1975 г. сдополнениями1983, 1989 гг).

Оценку содержания металлов (марганца, никеля, хрома) в питьевой воде на исследуемых территориях осуществляли по данным мониторинговых наблюдений ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Пермском крае» и натурных исследований ФБУН «ФНЦ медикопрофилактических технологий управления рисками здоровью населе-

ния» в 2011–2013 гг.

Исследование содержания марганца, никеля, хрома в крови детей проводили методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии в соответствии с МУК 4.1.2106−06 и МУК 4.1.777-99. Оценку концентрации исследуемых веществ в крови детей группы наблюдения выполнили на основании сравнительного анализа с референтными уровнями [7] и показателями у детей группы сравнения.

128

Установление зависимости концентрации металлов в крови от среднесуточной дозы данных веществ при воздействии с питьевой водой выполнено с помощью методов математического моделирования с использованием модели логистической регрессии [8]. В качестве параметров моделей использовали рассчитанные по общепринятой методике дозы исследуемых компонентов при поступлении с питьевой водой и уровни содержания металлов в крови обследованных детей [9]. Оценка достоверности и адекватности полученных моделей осуществлена по критерию Фишера и Стьюдента [10].

Объем лабораторных показателей включал в себя определение биохимических и гематологических показателей, позволяющих оценить состояние оксидантных процессов (уровень гидроперекиси липидов в сыворотке, малонового диальдегида (МДА) в плазме крови), антиоксидантных процессов (активность глутатионпероксидазы (ГлПО), Cu/Zn-супероксиддисмутазы (Cu/Zn-СОД), уровень общего антиоксидантного статуса (ОАС) в сыворотке крови), процессов возбужденияторможения в центральной нервной системе (содержание глутамата, γ-аминомасляной кислоты (γ-АМК) в сыворотке крови), состояние системы крови и процессов кроветворения (содержание гемоглобина в крови, анизоцитоз эритроцитов, уровень железа, ненасыщенной железосвязывающей способности (НЖСС), общей железосвязывающей способности (ОЖСС), уровень трансферрина в сыворотке крови). В качестве критериев оценки отклонений лабораторных показателей использовали возрастные физиологические уровни и уровни изучаемых показателей детей группы сравнения.

Результатыиобсуждения

По данным мониторинговых и натурных исследований, в питьевой воде на территории наблюдения установлено среднее содержание марганца на уровне до 3,5 ПДК, максимальное значение марганца достигало 8,1 ПДК. Кроме этого, зарегистрировано превышение никеля до 1,3 ПДК. Превышений уровня хрома в питьевой воде не зарегистрировано. По критерию суммы отношений обнаруженных концентраций исследуемых соединений к величинеПДК допустимый уровень превышен в 4,2 раза, максимальное превышение составило 9,8 раза. Качество питьевой воды на территории сравнения удовлетворяет санитарно-гигиеническим требованиямпотемжепоказателям.

129

Химико-аналитическимиисследованиямиустановлено, чтов крови детей группы наблюдения среднее содержание марганца ((0,014±0,001) мг/дм3)), в 1,3 раза (54 % от общего числа исследованных проб), никеля

((0,115±0,007) мг/дм3)) в 1,4 (64 % проб), хрома ((0,016±0,0011) мг/дм3))

в1,2 (42 % проб) раза выше, чем в крови детей группы сравнения

((0,011±0,001) мг/дм3, (0,085±0,005) мг/дм3, (0,013±0,002) мг/дм3 соответ-

ственно). Максимальная концентрация марганца в крови (0,048 мг/дм3) превышала в 4,4 раза референтный уровень, никеля (0,243 мг/дм3) –

в8,7 раза, хрома(0,039 мг/дм3) – в2,3 раза.

Врезультате математического моделирования зависимости концентрации металла в крови от дозы металла с питьевой водой получены модели, описывающие достоверную зависимость для марганца, хрома и никеля (р = 0,000) (рисунок).

При исследовании состояния оксидантных процессов у детей группы наблюдения установлено превышение в 1,7 раза содержания гидроперекиси липидов – первичного продукта перекисного окисления липидов (ПОЛ) клеточных мембран в сыворотке крови относительно данного показателя у детей группы сравнения (р = 0,001) (таблица). Количество проб с повышенным уровнем данного показателя составило до 28,8 % при отсутствии аналогичных проб в группе сравнения (р = 0,000). Средний уровень МДА – конечного продукта ПОЛ в плазме крови детей группы наблюдения составил ((3,54±0,12) мкмоль/см3), что превысило в 1,5 раза аналогичный показатель в группе сравнения ((2,32±0,16) мкмоль/см3) (р = 0,037). Повышенный уровень данного показателя в плазме крови относительно верхней границы физиологической нормы наблюдался в 52,2 % исследованных проб, что в 5 раз выше аналогичного показателя в группе сравнения (р = 0,029). Установлена достоверная причинно-следственная связь между повышенным уровнем марганца и никеля в крови и вероятностью повышения

гидроперекиси липидов в сыворотке и МДА в плазме крови

(R2 = 0,12 – 0,43, 11,46 ≤ F ≤ 82,04, р ≤ 0,002).

При оценке состояния антиоксидантных процессов установлена тенденция к снижению активности ферментативного звена антиоксидантной защиты организма у детей группы наблюдения. Об этом свидетельствует сниженный уровень ГлПО в 57,7 % проб, что в 4,6 раза выше относительно данного показателя в группе сравнения (р = 0,000).

130