Введение к работе
Актуальность проблемы. В связи с растущим антропогенным влиянием на природные экосистемы, особое значение приобретает региональный экологический мониторинг. С точки зрения охраны окружающей среды, актуальной является проблема генетического мониторинга - слежения за частотой возникновения генных и хромосомных мутаций у биологических объектов в районах с повышенной экологической опасностью. К таким регионам в последнее время относят и Астраханскую область в связи с пуском в 1986 году Астраханского газового комплекса ( АГК ). С точки зрения охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов возникла необходимость проведения научно - исследовательских работ по проблемам слежения за его воздействием на объекты природных систем и здоровье человека с целью обеспечения экологической безопасности деятельности предприятия. Изучением влияния газа на организм и окружающую среду занимаются ряд научно - исследовательских организаций Нижнего Поволжья : Астрахань НИПИгаз, Астраханская гидрометобсерватория, Астраханская медицинская академия , Астраханский государственный технический университет , Лаборатория охраны окружающей среды института Волга - Урал НИПИгаз, Волгоградский политехнический институт . Исследования по этому вопросу ведутся в Санкт - Петербургском НИИ уха, горла, носа , речи ; Саратовском университете, Московском государственном университете и другими учреждениями. Часть природоохранных мероприятий внедрены непосредственно в цикле производства. Однако, . значительно меньше внимания уделяется влиянию биологически очищенных сточных вод АГК на объекты природы.
Для непрерывной работы Астраханского газового комплекса нужен постоянный приток чистой воды. Из 21 млн. кубометров воды, забираемой предприятием в год, восемь из них в виде очищенных сточных вод, поступало в емкость сезонного регулирования ( ЕСР ), которая представляет собой открытый резервуар, расположенный на территории Астраханского газового комплекса. Несмотря на действующую на заводе систему очистки , сточные воды АГК не применяются в повторном технологическом цикле. Поэтоту, особую актуальность приобретает безопасная для уникального природного комплекса дельты реки Волги их утилизация.
Ряд исследователей ( Якубов. Сальников, Гончар, Разумовская. Суворова.1989 : Козак . 1993; Якубов, Дубинина. Суворова . 1993 ; Чуйков , 1993 ; Дубинина , 1996 ) отмечают недостаточную степень очистки сточных вод ЛГК, обнаруживая отрицательное, в том числе мутагенное влияние на биологические объекты. Часть этих вод поступало на земледельческие поля орошения ( Осацкий , Федак, Подосншшков . 1993 ) . относящиеся к элементам природного ландшафта.Лнализ особенностей геосреды Астраханского газового комплекса ( Андрианов , Федосеев . 1995 ) показал, что уровень грунтовых вод с 1987 года на территории предприятия повышается, вызывая подтопление некоторых зон АГК. Не исключена возможность фильтрации сточных промышленных вод Астраханского газового комплекса в грунтовые воды, что может являться потенциальным источником загрязнения рек системы дельты Волги. В связи с тем , что воздействие сточных вод Астраханского газового комплекса изучено недостаточно, исследование биологических качеств воды ЕСР с точки зрения их генетической активности является актуальной проблемой.
Существуют объективные методы количественной оценки комплексного воздействия веществ, находящихся в сточных водах химических предприятий. К их числу относятся цитогенетические методы исследований : анафазный, метафазный анализ, метод Меллер - 5 . тест Эймса и другие ( Bridges , 1934, Меллер , 1937, Сакс , 1938, Levan , 1949, 1951, Ригер, Михаэлис , 1967 ; Дубинин, 1972 , 1989, 1990) позволяющие объективно определить степень генетического риска использования и хранения сточных вод. Особенность анафазного и метафазного анализа заключается в том, что они позвеляют учесть частоту и типы структурных аберраций хромосом в делящихся клетках биологических объектов.
В научной литературе встречаются единичные работы ( Якубов и др., 1989,1993. Козак, 1990 , 1993,1995,Дубинина, Курашова, Волкова, 1990, 1992, Дубинина 1996 ) по оценке мутагенной активности сточных вод АГК. Эти исследования нуждаются в продолжении, изучении сезонности генетической активности сточных вод, опасности >гого воздействия.
Цель pafioTi.i . Целью настоящей работы является исследование .епетической активности воды емкости сезонного регулирования путем анализа цитологии митоза и
клетках корневой меристемы растений, типов и частоты возникнопепия структурных преобразований хромосом в клеточном цикле под воздействием этих вод. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи :
1. Провести анализ основных типов патологии митоза под влиянием вод емкости
сезонного регулирования :
2. Изучить динамику частоты возникновения структурных преобразований
хромосом в клетках меристемы растении под влиянием воды ЕСР ;
-
Оценить степень генетического риска использования сточных вод ЕСР при фильтрации их в гидросферу ;
-
Исследовать динамику митотнческой активности клеток меристемы растений по сезонам года под влиянием воды емкости сезонного регулирования ;
-
Определить степень корреляционной зависимости между митотнческой активностью клеток и интенсивностью мутационных процессов на хромосомном уровне под влиянием воды ЕСР :
-
В задачи работы входило также исследование особенностей развития корневой системы растений в биологически очишеиных сточных водах Астраханского газового комплекса.
Научили новизна . В течение ряда лет на классических тест - объектах Allium сера L , Vicia faba L проведены систематические исследования генетической активности сточных вод Астраханского гозового комплекса по сезонам года. Установлен факт постоянной мутагенной активности сточных вод. Проведен анализ основных типов патологии митоза и динамики частоты возникновения структурных преобразований хромосом в клетках меристемы растений под влиянием вод емкости сезонного регулирования. Впервые исследована динамика митотнческой активности клеток корневой меристемы при проращивании растений в воде ЕСР. Установлено,что вода ЕСР стимулирует патологически высокую митотическую активность клеток, не сопрапождающуюся активными ростовыми процессами, но коррелирующую с усилением процессов мутагенеза на хромосомном уровне.
Практическая и методический значимость раГниы . Экспериментальным путем доказано, что под воздейсівием поды емкости сезонного регулирования возникает широкий спектр хромосомных и хроматидпих аберраций в соматических
клетках корневой меристемы растений.Нахождение больших количеств сточных воа на территории завода, а также использование их в хозяйственных целях , неизбежно приведет к фильтрации сточных очищенных промышленных вод в гидросферу. Этс может вызвать в будущем отрицательный генетический эффект в природе и привести і изменению генетической структуры популяций уникального природного комплекс; дельты Волги. Установление факта мутагенности сточных вод ЕСР должнс способствовать принятию оптимального решения об использовании этих вод. При этом возможны два варианта : перейти на замкнутый цикл производства или продолжить разработку дополнительных методов очистки сточных вод в технологическом цикле. При этом, оценка эффективности любых методов дополнительной очистки сточных вод должна сопровождаться постоянным контролем их генетической активности. С точки зрения охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов , предпочтительным вариантом остается полная утилизация сточных вод на заводе, исключающая соприкосновение их с окружающей средой. Поэтому, практическая ценность работы заключается в том, что она дает основу для принятия цивилизованного решения об утилизации сточных вод Астраханским газовым комплексом.
Материалы исследований используются в учебном процессе на естественном
факультете Астраханского государственного педагогического университета. На
протяжении ряда лет материалы исследований применяются в лекционных курсах
^цитология; генетики, спецкурсе " Экологическая генетика " , а также используются при
написании дипломных работ на кафедре ботаники АГПУ.
Апробация работы . Основные положения диссертации докладывались на ежегодных научных конференциях преподавателей студентов и сотрудников АГПУ ( Астрахань , 1994, 1995, 1996 ) , зональной межвузовской научно - практической конференции по эколого - биологическим проблемам Волжского региона и Северного Прикаспия (Астрахань, 1996 ).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ и 2 работы приняты к публикации.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания методов исследования, собственных данных и обсуждения
результатов, заключения, выводов, библиографического указателя (115 названий, 16 из них на иностранных языках ). Объем работы 152 страницы, в том числе 11 таблиц и 18 рисунков.