Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Антиоксиданты и их применение для повышения резистентности гидробионтов 17
1.1 Классификация ингибиторов окислительных процессов 18
1.2 Применение антиоксидантов для повышения резистентности гидробионтов 56
1.2.1 Использование антиоксидантов в рыбных кормах при искуcственном рыборазведении 56
1.2.2 Применение антиоксидантов в процессе криоконсервации 62
Глава 2. Оценка уровня загрязнения водной среды Каспия тяжлыми металлами и углеводородами нефти, источники и токсичность 68
2.1 Экотоксикологическое состояние водной среды Северного Каспия и Нижней Волги по содержанию тяжлых металлов и углеводородов в воде, донных отложениях и тканях гидробионтов 69
2.1.1 Загрязнение водной среды тяжлыми металлами 71
2.1.2 Загрязнение водной акватории Каспия углеводородами нефти 80
2.2 Токсичность химических загрязнителей водной среды (углеводороды нефти и тяжлые металлы) 86
Глава 3. Синтез и исследование свойств фенолов с N-, P-, S содержащими фрагментами 94
3.1 Низкомолекулярные производные 2,6-ди-трет-бутилфенола, содержащие бициклический пирролидиновый фрагмент, синтез и исследование их свойств 96
3.1.1 Синтез низкомолекулярных производных 2,6-ди-трет-бутилфенола, содержащих бициклический пирролидиновый фрагмент 97
3.1.2 Исследование электрохимической активности пирролидинсодержащих производных 2,6-ди-трет-бутилфенола 103
3 3.1.3 Исследование ингибирующей активности производных 2,6-ди-трет-бутилфенола, содержащих пирролидиновый фрагмент 109
3.2 Фосфорсодержащие производные 2,6-ди-трет-бутилфенола 117
3.2.1 Синтез и исследование редокс-свойств фосфорсодержащих производных фенола 118
3.2.2 Исследование ингибирующей активности фосфорсодержащих производных фенола 127
3.3 Производные фенола, содержащие в орто-положении тиоацетамидный фрагмент, синтез и исследование их антиоксидантной активности 132
3.4 Исследование редокс-свойств и антиоксидантной активности порфиринов 140
Глава 4. Тестирование фенолов с N-, P-, S-содержащими фрагментами в качестве антиоксидантов рыбных кормов и в процессе криоконсервации 147
4.1 Применение производных 2,6-ди-трет-бутилфенола в качестве антиоксидантов в процессе криоконсервации 147
4.2 Исследование влияние добавок новых производных 2,6-ди-трет бутилфенола на уровень пероксидного окисления липидов рыбного корма и на молодь осетровых рыб 154
Глава 5. Экологический мониторинг тяжлых металлов и нефтепродуктов в водах и донных отложениях Северного Каспия за
2004-2014 г. 168
Глава 6. Изучение влияния соединений Sn и Cd на уровень пероксидного окисления липидов рыбных кормов и на молодь осетровых рыб 178
6.1 Оценка уровня окисления липидов рыбного корма в присутствие соединений Sn и Cd 179
6.2 Влияние соединений олова и кадмия на молодь осетровых рыб 184
Глава 7. Исследование протекторных свойств N-, S-, P-содержащих производных фенола при токсическом действии тяжлых металлов и углеводородов нефти 198
Глава 8. Экспериментальная часть 216
8.1 Определение тяжлых металлов и нефтепродуктов (НФП) в донных отложениях и морской воде 217
8.2 Процедура органокаталитического синтеза ряда (3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)замещенных пирролидинов 218
8.3 Основная процедура синтеза амидов 2-(2-гидроксифенилтио) уксусной кислоты 222
8.4 Подготовка электродов и растворителей для проведения
электрохимических исследований 224
8.4.1 Изготовление водонепроницаемой электропроводной диафрагмы электрода сравнения 224
8.4.2 Очистка органических растворителей 225
8.5 Методика проведения электрохимических исследований 225
8.6 Проведение препаративного электролиза 227
8.7 Методика регистрации ИК – спектров 228
8.8 Методика определения первичных и вторичных продуктов пероксидного окисления липидов в олеиновой кислоте и липидах рыбной муки 228
8.8.1 Определение в олеиновой кислоте гидропероксидов LOOH 228
8.8.2 Определение гидропероксидов в липидах рыбного корма 229
8.8.3 Определение в олеиновой кислоте вторичных продуктов ПОЛ, реагирующих с тиобарбитуровой кислотой (TBARS) 230
8.9 Методики проведения биологических исследований 23 1
8.9.1 Отбор проб печени осетровых рыб 231
8.9.2 Отбор половых клеток осетровых рыб 231
8.10 Определение влияния N-, S-, P-содержащих производных фенола в - 5 процессе криоконсервации спермы осетровых рыб 232
8.10.1 Подвижность и продолжительность времени спермы после активации 232
8.10.2 Общая процедура замораживания и оттаивания спермы 233
8.10.3 Определение антиоксидантной активности 233
8.11 Определение в рыбной муке общего олова 235
8.12 Проведение опытов по выращиванию молоди осетровых рыб с использованием опытных добавок в комбикорма 238
8.13 Определение уровня пероксидного окисления липидов печени in vivo. 239
8.14 Биохимические исследования крови рыб 240
8.14.1 Отбор крови выращиваемой рыбы 240
8.14.2 Получение сыворотки и гемолизата крови 240
8.14.3 Определение активности каталазы отмытых эритроцитов крови 241
8.14.4 Измерение концентрации иммуноглобулинов сыворотки крови 241
8.14.5 Измерение бактериостатической активности сыворотки крови 242
8.14.6 Измерение концентрации циркулирующих иммунных комплексов (ЦИК) в сыворотке крови 242
8.15 Определение СОД–протекторной и про-/антиоксидантной активности 243
8.15.1 Подготовка биопрепарата 243
8.15.2 Определение СОД–протекторной активности биопрепаратов 244
8.15.3 Определение про-/антиоксидантной активности соединений 244
8.16 Статистический анализ 244
Заключение 245
Список литературы
- Использование антиоксидантов в рыбных кормах при искуcственном рыборазведении
- Загрязнение водной акватории Каспия углеводородами нефти
- Исследование ингибирующей активности производных 2,6-ди-трет-бутилфенола, содержащих пирролидиновый фрагмент
- Исследование влияние добавок новых производных 2,6-ди-трет бутилфенола на уровень пероксидного окисления липидов рыбного корма и на молодь осетровых рыб
Использование антиоксидантов в рыбных кормах при искуcственном рыборазведении
Хроманоксильный радикал, образовавшийся в клетках под действием восстановителей может переходить в а-токоферол, реагировать с другими пероксильными радикалами, окисляться в конечном итоге до хинона. Уникальная химическая структура -токоферола объясняет его высокую антирадикальную активность. Необходимо отметить, что метаболиты токоферолов также проявляют антиоксидантные свойства [65].
Водородная связь внутримолекулярная или с близлежащей средой оказывает значительное влияние на активность природных и синтетических фенольных антиоксидантов, благодаря модуляции их реакционной способности с радикалами, такими как перекисные [66]. Различают внутри- или межмолекулярные водородные связи с участием (9Я-группы. Антиоксидантная активность понижается, если СЯ-группа действует как донор Н-связи, и наоборот действует как акцептор Н-связи. В случае полифенолов внутри- и межмолекулярная Н-связь может увеличить или уменьшить реакционную способность антиоксидантов по отношению к свободным радикалам, в зависимости от того, производится ли стабилизация связи.
Гетероциклические азотсодержащие соединения за счт подвижного атома водорода при азоте в составе ароматического гетероцикла также являются донорами протона. Мелатонин можно считать антиоксидантом широкого спектра, так как он способствует усилению эффективности функционирования иммунной системы, регулированию деятельности эндокринной системы и кровяного давления [67], снижению окислительных повреждений [68], также применяется в лечении патологий центральной нервной системы [69]. мелатонин
Кроме того, мелатонин способен нейтрализовать разрушительные последствия окислительных процессов, которые являются одной из главных причин старения и увядания кожи. Антиоксидантная активность, важнейшая функция мелатонина, проявляется в организме повсюду, так как данное соединение способно проникать во все органы и ткани. Механизм ингибирующего действия мелатонина заключается в его способности перехватывать свободные радикалы, такие как гидроксильные радикалы, которые образуются при пероксидном окислении липидов. Также мелатонин нейтрализует экзогенные канцерогены и активирует фермент глутатионпероксидазу, являющегося фактором защиты организма от окислительного повреждения. Основная антиоксидантная функция мелатонина направлена на то, чтобы защитить в первую очередь ДНК, а затем уже белки и липиды.
Мелатонин является одним из самых сильных эндогенных перехватчиков свободных активных радикалов. В последние годы появилась информация о том, что мелатонин локализуется в плазме и ядрах клеток, следовательно, способен защитить макромолекулы ядра от окислительной деструкции во всех структурах клетки [70].
Наиболее перспективными классами синтетических антиоксидантов являются 3-оксипиридины (3-OП). Производные 3-оксипиридинов входят в группу гетероциклических азотосодержащих фенолов, поэтому потенциально способны проявлять выраженную ингибирующую активность, свойственную фенольным антиоксидантам. Данные соединения по химической структуре являются аналогами витамина В6, что обеспечивает им биогенные свойства, т.е. 3-оксипиридины можно отнести к биомиметикам. Наиболее важным достоинством антиоксидантов этой группы является гидрофильность их солей, что позволяет создавать инъекционные лекарственные формы. На данный момент известно три препарата из этой группы, разрешенные к клиническому применению, это мексидол, эмоксипин (хлоргидрат 2-этил-6-метил-3-оксипиридин) и мексикор (2-этил-6-метил-3-оксипиридина сукцинат). Кроме того, 3-оксипиридины можно отнести к защитным агентам, т.к. установлено, что при действии на организм различных факторов, проявляется их высокая эффективность.
Эмоксипин (2-этил-6-метил-3-оксипиридина гидрохлорид) способен активно реагировать с радикалами, ингибируя свободно радикальное окисление, кроме того стабилизировать клеточные мембраны и мембраны эритроцитов, ингибировать активность фосфодиэстеразы циклических нуклеотидов, увеличивая содержание цГМФ, цАМФ, тормозить агрегацию тромбоцитов и переход фибрина-мономера в фибрин-полимер [71].
Мексидол способствует уменьшению уровня холестерина и липопротеинов низкой плотности, стабилизирует обмен веществ, повышает иммунитет, улучшает кровообращение нервной ткани и реологические свойства крови. Широкое применение мексидол нашел в офтальмологической практике в качестве комплексного препарата для лечения сосудистой патологии зрительного нерва, дегенеративных и дистрофических заболеваний сетчатки [72].
Донорами протона могут выступать также тиоспирты, которые обладают двойственным механизмом действия, т.к. помимо этого еще способны хелатировать катионы переходных металлов. Тиолы по сравнению с фенольными антиоксидантами более эффективны в защите белков от окислительного разрушения, но, как и фенольные антиоксиданты тиолы обладают схожим недостатком – проявляют прооксидантное действие за счт образования тиильных радикалов. В 70-х годах механизм антиоксидантного действия тиолов интенсивно изучался и оказался достаточно непростым. В этом механизме основное место занимает реакция тиолов с гидропероксидами (R`OOH). В 1945 г. Денисон впервые показал способность диалкислсульфидов окисляться гидропероксидами R`OOH до сульфоксидов, которые далбше окисляются до сульфонов, а R`OOH восстанавливается до спирта (схема 11).
Загрязнение водной акватории Каспия углеводородами нефти
Тяжлые металлы определяются как элементы, имеющие удельный вес свыше пяти и обычно включают в себя токсичные металлы, такие как алюминий, кадмий, медь, хром, свинец, цинк и ртуть. Общая годовая токсичность всех тяжлых металлов, мобилизованных в результате деятельности человека, превышает совокупную токсичность всех радиоактивных и органических отходов, производимых ежегодно. Антропогенная деятельность оказывает значительное воздействие на глобальные и региональные циклы большинства микроэлементов и часто приводят к загрязнению окружающей среды и накоплению токсичных металлов в пищевой цепи [178]. В течение последнего столетия, выбросы тяжлых металлов в окружающую среду резко возросли в результате производственной деятельности, сброса загрязннных вод из очистных сооружений, а также применения агрохимикатов, содержащих тяжлые металлы.
В работе [179] приведена классификация токсичных металлов в соответствии с их предпочтениями связываться с O-, N- или S-содержащими лигандами в биологических системах, что в свою очередь определяет токсичность металлов. Неорганические элементы являются неотъемлемой частью живых организмов, но в зависимости от физико-химических свойств, концентрации, вида организма даже биогенные металлы могут оказывать высокую токсичность [180, 181].
Источники тяжлых металлов в донных отложениях имеют природный и антропогенный характер. Большая часть металлов, попавшая в водную среду, в результате различных физико-химических процессов, осаждается и лишь небольшая часть в виде ионов остается растворнной в толще воды. Важными параметрами, контролирующими накопление тяжлых металлов в донных отложениях, являются природа и текстура минералов, физико-химические свойства металлов, рН и органические вещества [182].
Определяющим источником загрязнения тяжлыми металлами вод Каспия является поверхностный сток. Металлы поступают в составе речных взвесей, при этом крупнозернистые фракции осаждаются на взморье, а мелкозернистые переносятся течением в глубоководные котловины Среднего и Южного Каспия. Содержание металлов в донных отложениях южной части Каспийского моря изменяется в следующем порядке: V Cr Zn Ni Co Cu Pb As. Показано, что органические вещества, размер зерна и химический состав донных отложений являются основными факторами, влияющими на распределение тяжлых металлов [183].
Частично металлы, растворнные в воде, осаждаются на геохимическом барьере «река-море», затем мигрируя в виде мелкозернистых осадков. Миграция оставшихся в растворе металлов имеет биогенный характер [184]. Накопленные в донных отложениях тяжлые металлы могут быть преобразованы организмами в органические комплексы, которые передаются по пищевой цепи, и являются более опасными для животных и человека.
Была проведена оценка загрязнения морской среды Каспийского моря тяжлыми металлами на основании анализа донных отложений, отобранных в Азербайджане, Иране, Казахстане, России и Туркменистане. Концентрация As, Cr, Ni была незначительно выше, при этом нужно учитывать, что эти металлы имеют высокий естественный фон, но в результате антропогенной деятельности, в частности горнодобывающей промышленности, концентрация может значительно увеличиться. Установлены повышенные концентрации Cu и Zn в Азербайджане и Иране, Cr в устье реки Урал в Казахстане и Hg к югу от Бакинской бухты в Азербайджане. Аномально высокие концентрации Ba в центральном Каспии объясняются нефтедобычей [176].
Ранее методом эмиссионного спектрального анализа был изучен микроэлементный состав воды дельты Волги и Северного Каспия. Согласно полученным данным (Таблица 2), концентрации представленных элементов располагаются в широком диапазоне и зависят от гидрохимического и гидрологического режимов [185].
Cезонная динамика Fe, V, Ni и Mo характеризуется весной максимальной концентрацией и минимальной осенью. В данный период исследований законом регламентировалась незначительная часть токсикантов, не были установлены ПДК для Al, Sn, Mn, а для Fe, Mo был норматив ПДК только для водоемов санитарно-бытового назначения. Содержание Cu в Северном Каспии и Дельте Волги превышает ПДК в 7 и 8 раз соответственно, содержание Mo в Северном Каспии – в 14 раз (Таблица 2). Но учитывая отсутствие нормативов качества воды на тот момент невозможно дать адекватную оценку пригодности водоемов для рыбохозяйственных целей.
Загрязннность впадающей в Волгу реки Ахтубы металлами (Cu 8.3 мкг/л, Zn 31.5 мкг/л, Pb 16 мкг/л, Ni 5.1 мкг/л, Cd 1.1 мкг/л, Hg 1.16 мкг/л) связывают с освоением Аксарайского месторождения [187]. Важно отметить превышение ПДК по ртути в 2.3 раза для воды рыбохозяйственного пользования.
В Нижней Волге в период половодья концентрации соединений Cu, Hg и Zn достигали значений экстремально-высокого загрязнения (60 ПДК по меди, 10 ПДК по ртути, 49 ПДК по цинку) с дальнейшим снижением содержания до фоновых концентраций – 1-3 ПДК (0.001-0.003 мг/л) для меди и ртути и 3-9 ПДК для цинка.
Согласно данным Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды за 2015 год [189] в поверхностных водах России фоновое содержание для Hg составляет 0.01 – 0.6 мкг/л, Pb – 0.2 – 1.4 мкг/л, Cd – не более 0.3 мкг/л, исключением является Астраханский биосферный заповедник, где концентрации Cd и Hg стабильно высокие. Вода реки Волга оценивается как «грязная» уже в течение последних семи лет. Число и перечень основных загрязняющих веществ р. Волга остается неизменным и составляет: нефтепродуктов среднегодовые концентрации порядка 2-3 ПДК, соединения Си 3-4 ПДК, Zn, Fe, органические вещества (по БПК5 и ХПК) 1-2 ПДК.
Тяжлые металлы представляют чрезвычайную экологическую опасность ввиду того, что обладают высоким фактором биоаккумуляции и одновременно не способны подвергаться биохимическому разложению [190], следовательно, долго остаются в водной среде и передаются по пищевой цепи. Например, концентрация Pb, Hg, Ni, Cu и Cd в печени и почках камышницы (Gallinula chloropus), пойманной в водно-болотных угодьях Южного Каспия была выше допустимого предела, определнного Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) [191]. Тяжлые металлы оказывают токсическое действие на гидробионты в незначительных концентрациях, вызывая не только прямую интоксикацию, но и отдаленные биологические последствия (мутагенные, эмбриотоксические, гонадотоксические и др.) [192, 193]. Изучение микроэлементного состава рыб Каспийского бассейна показывает преобладание во всех исследованных рыбах Zn, Fe и Sr (Таблица 3) [194].
По способности аккумулирования тяжлых металлов (за исключением Hg) ткани органов гидробионтов расположены в ряд: печень гонады мышцы жабры. Ртуть преимущественно накапливается в мышцах и печени [195] и содержание общей ртути составляет 0.025-7.60 мг/кг. Минимальная концентрация ртути была обнаружена в тканях бычков и воблы (0.025-0.165 мг/кг). В тканях осетровых рыб концентрация варьировала от 0.015 в жабрах до 0.885 мг/кг в печени. Максимальное содержание было зарегистрировано в печени каспийского тюленя, примерно 1.8 - 7.6 мг/кг. Установлено, что токсичность ртути для гидробионтов усиливается при повышении температуры воды, снижении е солености и величины рН.
Исследование ингибирующей активности производных 2,6-ди-трет-бутилфенола, содержащих пирролидиновый фрагмент
Константы СТС для ароксил–производного пирролидина 1d следующие: A(2H1) = 1.69 Э, A(H2) = 8.44 Э, A(H3) = 0.68 Э, A(14N) = 0.93 Э, A(HN) = 0.63 Э. Параметры спектров ЭПР ароксильных радикалов соединений 1a-h практически одинаковые ввиду идентичного строения ароксилсодержащего фрагмента.
Методом циклической вольтамперометрии и ЭПР спектроскопии подтверждено, что окисление соединений 1a-h приводит к отрыву атома водорода от фенольного фрагмента и образованию стабильного ароксильного радикала. Полученный результат позволяет прогнозировать проявление данными соединениями высокой антиоксидантной активности, т.к. известно, что антиоксидантные свойства большинства соединений напрямую зависят от стабильности соответствующих радикалов [294].
Эффективность ингибирования процессов окислительной деструкции углеводородов пространственно-затрудннными фенолами определяется в первую очередь природой органической группы в пара-положении фенольного кольца [339], которая обеспечивает стабильность образующихся ароксильных радикалов, ответственных в большей степени за проявление антиоксидантного действия фенолов, за изменение величины энергии связи О-Н и растворимость в различных средах (водных, органических и липидных) производных 2,6-ди-трет-бутилфенола и т.д.
В настоящее время активно ведутся синтетические работы по созданию новых гибридных молекул, сочетающих несколько функциональных групп и обладающих набором характеристик, предъявляемым к антиоксидантам. Работы дополняются обязательным проведением комплексного исследования ингибирующей активности потенциальных антиоксидантов на примере различных модельных систем с целью выявления их анти-/прооксидантной активности, возможности инверсий и других нежелательных эффектов. Подобные исследования помогают выделить соединения-лидеры, а самое главное установить соотношения «структура-активность».
В работе проведено комплексное исследование ингибирующей активности соединений 1a-f, содержащих фрагмент 2,6-ди-трет-бутилфенола на примере модельной реакции пероксидного окисления Z-9-октадеценовой (олеиновой) кислоты. Олеиновая кислота, ненасыщенная жирная кислота, является структурным фрагментом липидов и представляет интерес как модельное соединение для исследования процесса ПОЛ, который происходит в живых организмах [295, 296].
Ожидается, что наличие в соединениях 1a-f нескольких разных по строению функциональных групп предполагает проявление ими ингибирующего действия путем нескольких механизмов. Первый заключается в переводе LOOH в стабильные продукты окисления, такие как спирты, альдегиды или кетоны без образования радикалов. Второй путь – это взаимодействие с LOO и обрыв цепного радикального процесса. Третий механизм, связан с изменением структурной организации молекулы, что в дальнейшем затрудняет окисление или ингибирование радикальных активных форм кислорода.
В связи с этим, изучен уровень накопления как первичных (LOOH), так и вторичных продуктов пероксидного окисления олеиновой кислоты (TBARS) стандартными методами [298]. Определн уровень TBARS по накоплению вторичных карбонильных продуктов, реагирующих с тиобарбитуровой кислотой (TBARS) (схема 27).
Величины, рассчитанные относительно контрольного варианта без добавок, общего содержания LOOH и TBARS, накопленных при окислении олеиновой кислоты в присутствии добавок соединений 1a-f представлены на рисунке (Рисунок 9). Уровень окисления олеиновой кислоты снижается относительно контрольного варианта более, чем в 2 раза для всех соединений, в случае соединения 1d примерно в 1.5 раза. Уровень накопления TBARS в олеиновой кислоте с добавками исследуемых соединений незначительно отличается от контрольного варианта, за исключением соединения 1e.
Ингибирующая активность соединений 1a-f в концентрации1 мM в процессе окисления олеиновой кислоты при 37 C (Абсолютная концентрация в контрольном эксперименте (без добавок) [LOOH]=85 мМ, [TBARS]=2.48 нмоль/г, барботирование воздуха в течение 5 ч)
Наибольшую эффективность ингибирования процесса накопления LOOH проявляют соединения 1c, 1e и 1f. По степени ингибирования накопления первичных и вторичных продуктов пероксидного окисления олеиновой кислоты при 37 С производные пирролидина образуют следующий ряд активности: 1e 1c 1f 1b 1a 1d.
В качестве модельных систем исследования ПОЛ in vitro в условиях длительного окислительного стресса выбраны ткани биотестовых организмов, в частности, печень и сперма осетровых рыб. Печень, как главный орган обмена веществ, пропускает через себя все химические загрязнители окружающей среды, поэтому поражение печени часто связывают с водной среды [299]. Так как в клетках печени сконцентрированы белки защитной системы, которые предотвращают токсичное действие эндо- и экзогенных агентов, данный орган считают классической моделью для изучения процессов ПОЛ.
Изучение уровня ПОЛ в тканях печени и спермы русского осетра при добавлении исследуемых соединений проведено по стандартной методике в опытах in vitro [300], заключающейся в определении уровня накопления вторичных продуктов пероксидного окисления липидов (TBARS) по схеме 27.
В работе была использована модельная система с длительно протекающим процессом ПОЛ для установления анти-/прооксидантного действия соединений при долговременном окислительном стрессе, когда интенсивность процесса окислительной деструкции возрастает, а концентрация ингибиторов снижается. Данная модельная система позволяет выявить инверсию антиоксидантного действия.
Для каждой экспериментально полученной величины проведено несколько опытов (6-10). Тип влияния установлен по средним значениям величин активности с учтом средней ошибки эксперимента, данные представлены как средние значения ± стандартное отклонение.
В контрольном опыте содержание TBARS увеличивается в течение определяемого времени (Таблица 7). Добавление соединений 1a, 1b, 1d ведет к снижению уровня ПОЛ гомогената печени русского осетра на всех этапах процесса, что свидетельствует об их пролонгированной антиоксидантной активности. На начальном этапе ПОЛ (1 час) добавка соединений 1c, 1e-g не изменяет уровень TBARS (p 0.05). Соединения 1h и 2 в начальный момент времени проявляют незначительное прооксидантное действие, для соединения 2 данный эффект через 48 ч увеличивается. Через 3 ч инкубирования гомогената печени с добавками соединений отмечается высокая антиоксидантная активность соединений 1a, 1b, 1e (50 %), которая сохраняется в течение 48 ч, для остальных соединений эффективность через 3 часа составляет 14-28 %.
Исследование влияние добавок новых производных 2,6-ди-трет бутилфенола на уровень пероксидного окисления липидов рыбного корма и на молодь осетровых рыб
В соответствии с «Программой мониторинга трансграничных водных объектов Каспийского моря на 2012-2014 гг.», утвержденной УМЗА Росгидромета, проведены исследования состояния загрязннности морской среды в северо-западной части Каспийского моря в 2012-2014 г.г. Экспедиционные работы выполнены в 10 районах, на 7 разрезах, в том числе 3 «вековых» и на 106 морских пунктах (океанографических станциях).
Концентрация нефтепродуктов в районах Каспийского моря достигает 0.19 мг/л. Повышенная концентрация нефтепродуктов обнаружена в воде мелководной зоны устьевого взморья Волги в средней и восточной части Мангышлакского порога, что указывает на два источника поступления нефтепродуктов: волжский сток и перемещение загрязннных вод из Среднего Каспия. Концентрация нефтепродуктов в донных отложениях Северного Каспия ниже, чем в донных отложениях Среднего Каспия.
Это свидетельствует о том, что повышение концентрации нефтепродуктов происходит в районах, аккумулирующих илистые наносы, органическое вещество и вместе с ними нефтепродукты (северная часть Дагестанского шельфа, Дербентская котловина). Снижение концентрации нефтепродуктов в 2014 г. по сравнению с двумя предыдущими годами также зафиксировано в донных отложениях. Наименьшее снижение в северо-западном секторе, а наибольшее в юго-восточном секторе акватории. Из этого следует, что межгодовые изменения пространственного распределения нефтепродуктов в общих чертах совпадают с изменениями пространственного распределения органического вещества в донных отложениях.
В 2014 г. концентрация тяжлых металлов в морской воде превышает ПДК для рыбохозяйственных водоемов, что объясняется специфическими геохимическими условиями Каспийского моря и особенно его северо-западной части, которая принимает основную часть поверхностного водного и химического стока, поступающего в данный водоем. Для железа, никеля и кадмия характерно повышение концентрации от берега в море. У меди и свинца изменение концентрации происходит вдоль оси север-юг, при этом в Северном Каспии она выше, чем в Среднем Каспии. Высокие значения марганца, цинка и ртути наблюдаются в открытой части Северного Каспия и в прибрежных водах Среднего Каспия. Повышенные значения концентрации всех металлов (за исключением меди и кадмия) обнаружены в районах Среднего Каспия, где происходит накопление илистых частиц, привносимых течениями из Северного Каспия.
Таким образом, металлы, связанные с взвешенными частицами, более ограничены в путях миграции, чем металлы, растворнные в воде. В 2014 году по сравнению с двумя предыдущими годами в водах северо-западной части моря снижена концентрация железа, цинка, никеля и меди, повышена концентрация кадмия и ртути, а концентрация марганца и свинца сохранена на предыдущем уровне (Таблица 21).
Учитывая, что донные отложения являются отличными депонирующими средами, необходим постоянный контроль уровня накопления химических загрязнителей в грунте. Рекомендуется применять более универсальные индексы качества осадка для прогнозирования потенциального риска неблагоприятного воздействия [336].
Результаты исследований, выполненных в 2014 году, подтверждают, что загрязняющие вещества, попавшие в Каспийское море с речным стоком и трансграничными водами, вовлекаются здесь в различные физико-химические и биогеохимические процессы. При этом масса загрязняющих веществ, вовлеченная в эти процессы, во много раз больше массы загрязняющих веществ, ежегодно поступающих в море [337].
Таким образом, проведнная оценка содержания тяжлых металлов и нефтепродуктов в донных отложениях и морской воде, отобранных в Каспийском море показывает превышение ПДК по нефтепродуктам и тяжлым токсичным металлам, в том числе и ртути, что позволяет делать вывод о сохранении тенденции загрязнения вод Северного Каспия опасными ксенобиотиками.
Загрязнение водной среды неизбежно приводит к накоплению вредных химических веществ в гидробионтах. Например, обнаружено накопление Cd, Pb и Zn в тканях персидского осетра, севрюги и белуги, выловленных в водах Южного Каспия [338] и Hg в каспийской кильке [339].
Установлено, что биоаккумуляция Hg возрастает с более высоким трофическим уровнем пищевой цепи. Cреди различных экологических групп: зоопланктофаги – килька (Clupeonella cultriventris caspia), бентофаги – вобла (Rutilus rutilus caspicus), русский и персидский осетры (Acipenser gueldenstaedtii Brandt и Acipenser persicus), хищники – сельдь (Alosa kessleri kessleri), а также каспийского тюленя (Phoca caspica), занимающего вершину трофической пирамиды на Каспии, наименьшее содержание ртути в мышцах имеет килька, а максимальный уровень отмечен в мышцах сельди и тюленя [340].
Загрязняющие вещества в водных экосистемах стимулируют развитие активных форм кислорода, которые могут повредить рыб и других гидробионтов [341]. Особую опасность для гидробионтов представляет загрязнение водоемов тяжлыми металлами, которые подвергаются биохимическому алкилированию. К таким металлам относятся ртуть, олово, сурьма и кадмий, которые достаточно широко используются в промышленности, сельском хозяйстве и, вследствие этого, попадают в рыбохозяйственные водоемы. В результате биоалкилирования тяжлых металлов образуются органические соединения, обладающие большей токсичностью в сравнении с их неорганическими солями.
Скорость алкилирования металлов снижается с увеличением солености воды в результате образования устойчивых ковалентных соединений с ионами хлора. Но, несмотря на это, органические соединения тяжлых металлов поглощаются рыбами и другими гидробионтами в первую очередь благодаря липофильным органическим группам. Металлоорганические соединения отличает способность легко проникать через биомембраны в клетки тканей гидробионтов и аккумулироваться в основном в липидосодержащих органах и тканях (гонады, печень, почки, кишечник, мозг, красная мускулатура), обладающих высоким уровнем метаболических процессов. Воспроизводительная система живых организмов является наиболее уязвимой и чувствительной к токсическому влиянию химических загрязнителей. Патологии гонад относят к неспецифическим показателям, которые отражают общее неблагополучное состояние организмов рыб. В последние годы обнаружены многочисленные аномалии репродуктивной системы осетровых рыб Волго-Каспийского бассейна. Подобные нарушения у гидробионтов прослеживаются на уровне клеток, тканей, органов, организма и популяций.