Введение к работе
Актуальность темы исследования. Известно, что леса являются на Земле основным продуцентом фитомассы, кислорода, источником лекарственного сырья, топлива, местом обитания и размножения животных, объектом деятельности человека. Статистические данные последних лет по развитию отечественного лесопромышленного комплекса свидетельствуют, что при наличии в нашей стране огромных запасов леса и крупных объемов его заготовок ежегодный дефицит древесины в стране оценивается более чем в 25 млн. м . Это объясняется неэкономным и нерациональным использованием лесосырьевых ресурсов.
Существенный резерв экономии лесоматериалов - повышение долговечности изделий из древесины (Попова, Харук, 1991). В решении этой проблемы особая роль принадлежит антисептированию -обработке древесины антисептиками с целью защиты от плесневых, деревоокрашивающих и дереворазрушающих грибов. Известно, что благодаря защитной обработке древесины антисептирующими препаратами, срок ее службы возрастает в 3-8 раз. В состав ранее использовавшихся средств защиты древесины входили такие высокотоксичные вещества как хлорфенольные, этилртутные соединения, мышьяк, хром, фтор и др.
Защитная химическая обработка древесины, как и любой другой технологический процесс, не лишена негативного воздействия на окружающую среду и сопряжена с широким кругом экологических проблем, которые сводятся, в основном, к следующим:
образование при приготовлении пропиточных растворов защитных средств аэрозолей, вредных для организма человека;
проникновение в почву вредных компонентов антисептиков в процессе пропитки древесины, обусловленное несовершенством технологического оборудования и систем сбора и очистки сточных вод;
вымывание и выделение токсичных соединений в окружающую среду при эксплуатации антисептированной древесины и ее утилизации.
В процессе утилизации антисептированной древесины происходит как выделение ядовитых газов и токсичных соединений (углеводороды, оксиды серы, азота и др.), так и попадание в почву, воздух и воду тяжелых металлов, экологически опасных для биосферы. Наибольшую опасность для гидросферы представляют
загрязнения маслами и органорастворимыми антисептиками Например, окисление двухатомных фенолов при попадании их ] водоемы сопровождается потреблением большого количеств! кислорода, что приводит к нарушению его баланса в воде и, кш следствие, к гибели обитателей водоемов.
За рубежом в течение многих лет проводится планомернаї ограничительная политика в отношении токсичных защитньп средств. В Германии, Англии и Франции прекращен выпуа антисептиков, содержащих мышьяк. Германия, Голландия, Дания Швеция и др. страны отказались от импорта пиломатериалов обработанных хлорфенольними препаратами. В Финляндиз снижается применение оловоорганических соединений. Поэтому з последние годы исследования в России и за рубежом направлены ні разработку и внедрение новых препаратов - эффективных, ні малотоксичных антисептиков (Варфоломеев, 1992), что позволи снизить затраты на охрану окружающей среды. Так, в лабораторні защиты древесины ЦНИИМОДа синтезированы и внедрены і производство новые бесхлорфенольные антисептики.
Цель и задачи. Основная цель исследований - изучение влияниі новых бесхлорфенольных антисептиков (катана, ЭОК, К-12) ні растительные клетки.
Были поставлены следующие задачи:
-
Исследование влияния различных концентрациі антисептиков катана, ЭОК и К-12 на рост надземной части и корней 6 дневных проростков пшеницы.
-
Исследование генерации активных форм кислорода корнямі на фоне действия антисептиков.
-
Изучение механизма действия указанных препаратов: s исследование влияния на потребление кислорода корнями проростко пшеницы:
выращенных на растворах антисептиков;
при добавлении антисептиков непосредственно пере, определением дыхания;
после 5-ти часов инкубации корней корней в воде;
б) определение проницаемости корневых клеток для ионов калия; і выявление действия антисептиков непосредственно н митохондриальное дыхание; г) выявление возможного участия АТ<Е азных систем плазмалеммы (в частности Н+-АТФ-азы) в ответны реакциях на действие антисептиков.
4. Изучение влияния антисептиков на термогенез корней проростков пшеницы.
Научная новизна. Установлено, что бесхлорфенольные антисептики в разной степени влияют на рост корней и надземной части проростков пшеницы: катан в концентрации 0.001% ингибирует рост надземной части, ЭОК в концентрации 0.01% не оказывает влияния на рост проростков пшеницы, а К-12 в концентрации 0.001% подавляет рост корней и не влияет на рост надземной части. Антисептики катан и ЭОК способствуют увеличению оводненности корней и снижению содержания воды в надземной части проростков пшеницы. Это объясняется увеличением проницаемости плазмалеммы для воды и связыванием ее клеточной стенкой, а также торможением транспорта воды из корней в надземную часть. Наименьшую токсичность в отношении проростков пшеницы показал ЭОК.
Впервые получены данные об активации антисептиками генерации супероксидного радикала корнями проростков пшеницы. Генерация супероксидного радикала наиболее ярко выражена на фоне самого токсичного препарата К-12.
Впервые показано, что вновь синтезированные антисептики катан и К-12 (0.001%) снижают потребление кислорода корнями проростков пшеницы. Снижение интенсивности дыхания корней катаном может быть связано с действием на первый сегмент дыхательной цепи митохондрий и блокированлем калиевой проницаемости плазмалеммы. Подавление интенсивности дыхания препаратом К-12 обусловлено, по-видимому, блокированием гликолитической системы. Обнаружено, что ЭОК (0.01%) стимулирует дыхание корней проростков пшеницы. Установлено, что стимуляция дыхания предотвращается ингибитором АТФ-азных систем плазмалеммы - ионами серебра, что свидетельствует об (изменении этим антисептиком пассивной проводимости для ионов.
Впервые получены данные о действии антисептиков на термогенез корней проростков пшеницы. Обнаружена коррелятивная зависимость между изменениями дыхания и термогенеза.
Практическая значимость. Результаты исследований показали, что антисептик ЭОК является наименее токсичным для растений из трех испытанных препаратов.
Обнаруженная коррелятивная зависимость между токсичностью антисептиков и генерацией активных форм кислорода позволяет использовать регистрацию интенсивности генерации супероксидного
радикала в качестве теста при выявлении степени токсичности различных препаратов.
Результаты исследований использованы:
НПО "Научдревпром" при составлении экологических паспортов на антисептики. Проведенные исследования позволили оценить токсичность антисептиков по отношению к окружающей среде и разработать природоохранные мероприятия для промплощадок лесопильно-деревообрабатывающих предприятий;
АО "Северолесоэкспорт" при экологической оценке отечественных и зарубежных антисептиков, предназначенных для защитной обработки экспортных сырых пиломатериалов из хвойных пород древесины.
Апробация работы. Результаты исследований были доложены в лаборатории повышения эксплуатационной надежности и защиты древесины ЦНИИ механической обработки древесины (Архангельск, 1992 г., 1994 г.); на англо-русском совещании по проблемам защитной обработки древесины ЦНИИМОДа и Шотландского институте технологии древесины (Scottish Institute for Wood Technology] (Архангельск, 15 марта 1994 г.); на совместном заседании отделе энергетики и адаптации и отдела эндогенных регуляторов Казанскогс института биологии РАН (Казань, 1994 г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано с работы.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит и: введения, трех глав, заключения, выводов и списка литературы Работа изложена на /Ли стр. машинописного текста, включает 2] рис., 11 таблиц. Список литературы включает 188 наименований, и: них 135 - на русском языке.
