Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Эколого-токсикологическое воздействие зомана и продуктов его детоксикации на животных

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Эколого-токсикологическое воздействие зомана и продуктов его детоксикации на животных"

На правах рукописи

КОНЕШОВА Елена Юрьевна

ЭКОЛОГО-ТОКСИКОЛОГИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ ЗОМАНА И ПРОДУКТОВ ЕГО ДЕТОКСИКАЦИИ НА ЖИВОТНЫХ 03.00.16 - экология 14.00.20 - токсикология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Волгоград, 1996г.

}

АО

Работа выполнена на базе кафедры морфологии и экологии животных С токсикологических лабораторий СВВИУХЗ, в/ч 61469, кафедры общей биологи! гематологии СГМУ.

Научные руководители:

-доктор биологических наук, профессор, академик МАНЭ]

Г.В.Шляхтин

- доктор медицинских наук, старший научный сотрудник

Н.В. Поспело

Официальные оппоненты:

-доктор медицинских наук, профессор, академик ЭА РФ

П.Е.Шкодич

- доктор биологических наук, старший научный сотрудник

Н.В.Попов.

Ведущая организация - Научно-исследовательский институт сельской гигие министерства зравоохранения РФ

Защита состоится " ^^¿¿¿/^ 1996 г. в часов на заседа1 диссертационного совета К 084.54.03 при волгоградской медицинской академии адресу: 400066, г.Волгоград, пл. Павших борцов, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Волгограда медицинской академии.

Автореферат разослан" 1995 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат медицинских наук

доцент (^ Л.П.Сливии

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Сложность решения задачи по уничтожению чрезвычайно токсичных химических соединений (ХС), составляющих основу химического оружия (ХО), определяется разнообразием классов отравляющих веществ(ОВ) и конструкцией боеприпасов, выработкой и реализацией на практике мероприятий по обеспечению безопасных условий труда и охраны окружающей среды.

Ликвидация фосфорорганических отравляющих веществ(ФОВ), будет осуществляться на специальных объектах, предназначенных для уничтожения химического оружия(УХО), поэтому остро встает вопрос по оценке опасности ОВ и продуктов их детоксикации для человека и окружающей среды. Это обусловливает изучение клиники интоксикации и происходящих изменений в основных физиологических системах у различных представителей животного мира.

Такие данные позволят объективно оценить и разработать меры по созданию безопасных условий УХО. Проведение подобных исследований является актуальным и практически значимым, так как направлено на обеспечение экологической безопасности человека и окружающей среды особо патогенных территорий.

Цель и задачи. Цель работы заключалась в определении степени эколого-токсикологической опасности зомана и продуктов его детоксикации для животного мира на территории эксплуатации объектов , предназначенных для ликвидации ХО. Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

-определить токсичность зомана и продуктов его детоксикации для лабораторных животных, представителей наземной и водной фауны;

-изучить состояние лейксмоидной реакции и цитохимические изменения в системе крови; на модельном виде СЬигаютш Йштпн оценить генетическую активность хромосом при воздействии на организм зомана и продуктов его детоксикации;

-провести оценку степени опасности и токсичности зомана и продуктов его детоксикации для человека и окружающей среды;

-разработать теоретические основы экологического прогноза состояния окружающей среды объекта по УХО.

Научная новизна работы заключается в определении токсикометрических показателей зомана и продуктов его детоксикации (ЬОм.ЬСм.Ьтя.ЬСтя) для некоторых видов лабораторных животных и представителей дикой фауны, обитающих на суше и в водной среде.

Впервые изучено состояние лейкемоидной реакции и цитохимические изменения в системе крови лабораторных животных и представителей дикой природы; на модельном виде определена генетическая активность хромосом под воздействием зомана и продуктов его детоксикации.

Разработаны теоретические основы прогнозирования экологического состояния окружающей среды на территориях, где планируется эксплуатация объектов по уничтожению ФОВ.

Практическое значение работы заключается в использовании единого токсикологического метода в изучении действия зомана и продуктов его детоксикации

на различные биологические объекты, позволяющего проводить первичнун токсикологическую оценку токсикантов, способных нанести экологический ущер< окружающей среде.

Обоснованы критерии, которые могут быть использованы для диагностик! процесса интоксикации, вызванного воздействием ФОВ и продуктами его детоксикации

Выявлено мутагенное действие зомана и условно мутагенное для продукта его детоксикации.

Полученные результаты могут быть использованы для расширена теоретических основ прогнозирования экологического состояния окружающей средь особо патогенных территорий.

Данные работы используются в курсах лекции и на практических занятиях п< экологии, токсикологии и зоологии в СГУ, СГМУ и могут быть использованы в други; учебных заведениях, где готовят специалистов по экологии и токсикологии.

Апробация ряботы.Основные положения диссертации доложены н; региональной конференции "Медико-биологические проблемы экологичесм напряженных зон Саратовской области" (Саратов, март 1995) , Международно! конференции по фундаментальным и прикладным проблемам охраны окружающа срсды(г.Томск, сентябрь 1995), на итоговых научных конференциях бнологичсскоп факультета СГУ (апрель1993, март 1994, апрель 1995) , научных конференциях в в/ 61469 (Шиханы,май 1995), Ученом Совете биологического факультета Саратовского государственного университета им. Н.Г.Чернышевского (октябрь, 1995; сентябрь, 1996).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 работ и 2 находятся ;

печати.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 166 страница; машинописного текста, состоит из введения, четырех глав, обсуждения результата .выводов и приложения. Список использованной литературы включает -152 источникое из них 32 иностранных авторов. Работа иллюстрирована 23 рисунками и 38 таблицами.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность исследования, отмечается значимост работы в рамках государственной программы по подготовке к УХО. В данном раздел диссертации рассматривается степень изученности проблемы и формулируйте основные цели и частные задачи исследования.

1. ВЛИЯНИЕ ФОС И ПРОДУКТОВ ИХ ДЕТОКСИКАЦИИ НА ФАУНУ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

В Российской Федерации в соответствии с Конвенцией и на основании сроко поэтапной ликвидации ХО разработана концепция его уничтоженш предусматривающая разработку и использование экологически безопасных технологи} создание системы объектов и установление сроков их эксплуатации с обязательны! обеспечением безопасности обслуживающего персонала и социально-экономически гарантий для населения в местах строительства таких терминалов (Концепция, 1994 Вследствие этого возникла необходимость оценить степень опасности ОВ для человека

окружающей среды как самих ФОВ, так и продуктов их детоксикацин, что и определяет актуальность проведения данных исследований. При выполнении настоящей работы в качестве токсикантов использовался зоман и получаемые в результате двух стадийного процесса уничтожения продукты его детоксикацин - реакционные массы (РМ) и битумно-солевые массы (БСМ).

Изучение литературы показало, что в отечественных и зарубежных источниках отсутствуют сведения по воздействию зоман а и продуктов его детоксикацин на представителей дикой фауны. Эти сведения позволяют оценить уровень токсичности ФОВ для животных и составить прогноз обеспечения экологической безопасности фауны территорий объектов по УХО.

2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Детальное обследование фонового состояния биоты территории строительства объекта по УХО послужило основой для выделения спектра опытных животных. В экспериментальных исследованиях были использованы фоновые виды, относящиеся к различным экологическим нишам: из представителей наземной фауны • мышь полевая и рыжая полевка, водоемов - озерная лягушка, моллюски и хирономиды. Из лабораторных животных были взяты белая мышь и белая крыса для углубленного изучения изменений в основных физиологических системах организма, вызванных воздействием ФОВ. Видовой состав и количество экспериментальных животных представлены в табл. 1.

Таблица I

Виды к количество животных, использованных в опытах

Число опытных животных, экз.

Вид Контроль Зоиан РМ БСМ

Гвдробионты:

Хирономиды 36 140 144 -

Прудовик малый 36 48 -

Беззубга 36 41 - -

Лягушка озерная 36 105 130 -

Мышевидные

грызуны:

Мышь полевая - б - -

Рыжая полевка 6 78 - -

Лабораторные

животные

' Белая мышь 12 138 44

Белая крыса 36 175 174 24

Всего: 198 731 492 24

Исследования по оценхе токсичности зомана проводились с учетом установления значений его острой токсичности, клиник о-лабораторных изменений в системе хрови с определением уровня активности холинэстеразы(АХЭ) по Хестрнну, значений среднего цитохимического коэффициента(СЦК), процента активных лейкоцитов(ПАЛ) по Пигаревскому и установлением типа лейкемоидной реакции по

Шустову с обязательным учетом всех признаков интоксикации, свидетельствуюп развитии патологического процесса в организме опытных животных.

Учитывая, что продукты детохсикации зОмана по сравнению с эталою обладают антихолинэстеразным действием, то дня оценки процесса интоксикации использованы значения показателей , характеризующих не только АХЭ , соск лейкемоидной реакции, иммунитета, но и изменения в генетической актив! хромосом при несмертельных поражениях . Такой подход в решении данной зг обусловил новизну проводимых исследований, имеющих практическое значени< диагностики интоксикации и прогноза отдаленных последствий, вызва воздействием как ФОВ, так и продуктами их детоксикации.

З.ВЛИЯНИЕ ЗОМАНА И ПРОДУКТОВ ЕГО ДЕТОКСИКАЦИИ Н ГРЫЗУНОВ И ГПДРОБИОНТОВ

В главе приводятся результаты изучения тохсичности зомана и продукте детокейкации, клинико-лабораторного исследования периферической к анализируются признаки отравления диких и лабораторных животных.

Результаты токсичности зомана и изменений со стороны периферия крови для мышевидных грызунов представлены в табл.2.

Табл

Токсичность зомана и изменения со стороны периферической крови у мышевиднь грызунов через 1 ч после внутримышечного воздействия

Вид ЬБ», Изменения со стороны периферической кров

животного мг/кг УАХЭ,% ПАЛ,% СЦК.ед

Белая крыса 0.063(0.056+0.064) 96.0+4.0 12.0+1.7 1.0+0.1

Белая мышь 0.090(0.074*0.107) 85.5+8.5 7.7-Ю.8 1.1+0.1

Рыжая полевка 0.148(0.126+0.165) 94.0+6.0 58.0+3.4 1.4+03

Полевая мышь 0.162(0.134+0.195) - - -

С помощью регрессионного и корреляционного методов анализа выя зависимость выраженности интоксикационного процесса от величины воздейсгву дозы изучаемого ФОВ. Одна из причин высокой устойчивости к действию да; ксенобиотика рыжей полевки, по сравнению с лабораторными животными, заклю1 в более интенсивном переходе II- нейгрофилов в А- форму, предназначенно] индукции в организме реакций защитного назначения.

Полученные в ходе исследования данные позволили установить экологи'! ряды чувствительности к ФОВ представителей наземной фауны и открытых водоем белая крыса<белах мышь<рыжая полевка<полевая мышь. Соотношения в их ЬЭя при этом составляет 1.0; 1.44; 2.36, а для по мыши - 2.58 раза.

Поскольку кроме оценки токсичности зомана для представителей о Иоскайа в проводимых исследованиях стояла задача оценить его токсичность представителей пресных водоемов были проведены работы по изучению юг интоксикации, изменений в системе крови и определению токсикометри1 показателей при создании рабочих концентраций в водной среде.

Результаты токсичности зомана для гидробионтов представлены в табл.3

Согласно представленным данным можно сделать заключение , что по мере снижения чувствительности, обитающих в водкой среде животных к зоману, их можно расположить в следующем порядке:

хиронониды> беззубка> прудовик> озерная лхгуппса.

Таблица 3

Токсичность зомана для гндробиоктов

Вид животного ЬСтя, мг.мин/л Значение ЬСя на разные сроки наблюдения,мг/л

16 ч 48ч 72 ч

Лягушка озерная 5.5 - - -

Прудовик - 0.247 0.139 0.004

Беззубка - 1.22 0.28 0.24.

СЬлЬитпи - 40.0 214 6.69

. При проведении настоящих исследований с рабочими растворами зомана в средиесмертельных концентрациях в клинике интоксикации у гидробионтов выявлялось нарушение координации движений, рефлекса равновесия, признаки, свидетельствующие о вовлечении в патологический процесс дыхательной мускулатуры, наблюдалось подавление строительной функции у хирономид, разведение створок раковины у беззубок вследствие паралича мускулов замыкателей и развитие состояния асфиксии у прудовиков в результате обводнения их организма.

Анализируя полученные результаты можно сделать заключение, что го рассмотренных видов-обитателей водоемов, наиболее чувствительными к воздействию этого ФОВ являются животные, для активной жизнедеятельности которых' необходим в больших количествах кислород - это представители класса амфибий, брюхоногих (легочных) моллюсков, а более устойчивыми к рассматриваемому ксенобиотику являются двустворчатые (пластинчатожаберные) моллюски и наименее чувствительные -хирономвды (класс насекомых).

Для получения более тонкой информации о токсичности зомана в отношении обитателей пресных водоемов были проведены эксперименты с озерной лягушкой, которые позволили изучить изменения в системе крови. Результаты лабораторно-клинического исследования крови представлены в табл.4.

Таблица 4

Результаты клинико-лабораторного исследования со стороны переферической крови у озерной лягушки в острый период интоксикация при несмертельном воздействии зомана

т, ЬСт/ЬСтм Лейкоцитарная формула после контакта с ОВ через 24 ч

Нентр офиты Эозинофилы Базофилы Моноциты Лимфоциты

палочко-ядерные сегменто-ядерные

0 0.17 11.8-5- 3.1 7.6т-3.1 7.3+ 2.8 0.83 77.1+3.3

-0.5 0.14 • 16.1*2.1 3.0+1.1 0.29 0.43 80.4+2.1

-1.0 0 11.8+2.6 1.0+0.7 0.2 0.4 86.6+2.6

Проведенные исследования показали, что при воздействии зомана в среднесмертельной концентрации по мерс увеличения экспозиции наблюдается

тенденция к возрастанию процентного количества лимфоцитов на фоне уменьшения числа эозинофнлов и базофилов. все выявленные изменения свидетельствуют о повышении напряжения гуморального звена иммунитета, что подтверждается характером лейкемоидной реакции лимфатического типа.

При изучении воздействия РМ зомана определяли тохсшсомепрические показатели, доминирующие признаки интоксикации и ответную реакцию со стороны иммуной системы.

В клинике интоксикации , вызванной поступлением РМ в организм лабораторного животного по сравнению с эталоном , без учета первичной болевой реакции на воздействие этого токсиканта, доминирующими признаками являются мышечная слабость, состояние прострации и вялый судорожный синдром.

Выполненные расчеты по определению значений Ы>я; УАХЭ, ПАЛ и СЦК представлены в табл.5.

Таблица 5

Токсичность РМ зомана для лабораторных животных через 5 ч после внутримышечного воздействия

Вид 1Л)я, Изменения со стороны периферической крови

животного мг/кг УАХЭ,% ПАЛ,% СЦК,ед

Белая крыса 698(601-5-831) 13.0+2.0 8.17+1.16 0.80+0.25

Белая мышь 928(576*1180) 16.3+3.2 5.68+1.06 0.12+0.01

Лабораторные исследования системы крови позволили установить в пределах ошибки методики ±15% незначительное снижение АХЭ, появление токсической зернистости ( А-гранул) в нейтрофилах, увеличение СЦК и развитие реактивного лейкоза в виде нейтрофильной лейхемоидной реакции.

Сравнивая значения 1Л)5о РМ при их внутримышечном воздействии на белых крыс и белых мышей с 1.0» зомана для этих же лабораторных животных при том же пути поступления вещества в организм, можно прийти к выводу, что токсичность зомана, после реакции с моноэтаноламином, снизилась в 11132.4 и 10299.7 раза соответственно. Исходя из этого можно предположить, что 1ЛЭя РМ при внутримышечном введении составят для рыжей полевки и полевой мыши в среднем 0.148 мг/кг • 10716.05= 1585.98 мг/кг и 0.162мг/кг • 10716.05=1736.00 мгУкг соответственно.

Следовательно для всех видов живой природы токсичность РМ по сравнению с зоманом также должна резко уменьшиться, что положительно отразится на состоянии фауны той же территории, где будут находиться эти продукты детоксихашн.

Таким образом, сохранение видовой чувствительности к РМ в той же последовательности, что и на воздействие зомана позволяет предположить, что и при других путях поступления (рег оэ) данных химических веществ белая крыса окажется наиболее чувствительным животным по сравнению с белой мышью и фоновыми видами мышевидных грызунов изучаемого биогеоценоза.

При проведении экспериментов по изучению токсичности РМ для озерной лягушки как наиболее чувствительного вида и хирономид • устойчивого среди представителей гидрофауны было установлено, что уровень токсичности продуктов детоксихации зомана снижается в 28545 и 539 раз соответственно. О менее выраженном токсическом действии на озерную лягушху продуктов детоксикации зомана свидетельствуют и результаты клинического исследования крови ( табл. 6).

Сравнивая полученные данные по результатам расчета экспериментальных материалов, можно прийти к выводу, что уровень токсичности РМ по сравнению с ОБ резко снижен, однако для амфибий, также как и для других гидробионтов, они представляют реальную опасность и, следовательно, в условиях аварийного попадания продуктов детоксикации зомана в водоемы, процент гибели его обитателей останется достаточно высоким. Сравнительный анализ ответной реакции форменных элементов периферической крови лягушки показывает, что по мерс увеличения воздействующей токсодозы через 24 ч наблюдается тенденция к снижению количества лимфоцитов, отмечается повышение содержание сегментоядерных нейтрофилов на фоне некоторого снижения базофилов и эозинофилов, что определеяет нейтрофильный тип лейкемоидной реакции.

Таблицаб

Результаты клинико-лабораторного исследования со стороны пери-ферической крови у озерной лягушки в острый рериод интоксикации при несмертельном воздействии РМ

зомана

Т, ЬСт/ ЬСт» Лейкоцитарная формула после контакта с РМ через 24 ч

Нейтрофилы Эозинофилы Базофилы Моноциты Лимфоциты

палочко-ядерные сегменто-ядерные

0 0.17 11.8ч-3.1 7.6-5- 3.1 7.3+ 2.8 0.83 77.1+3.3

-0.1 0.17 23.0-5- 2.1 5.7+1.6 2.5+1.4 0.50 67.8+2.1

-0.5 0.17 32.0-5-3.3 1.8+0.9 2.7+1.2 1.2+0.7 62.0+3.1

На основании выявленных изменений можно предположить, что в пораженном организме РМ иммуная система в большей степени, по сравнению с влиянием зомана, сохраняет свои функции, что обусловливает более высокую выживаемость организма в первом случае по сравнению со вторым.

В ходе экспериментов на озерной лягушке с использованием РМ наблюдалась и несколько иная картина в развитии интоксикационного процесса, свидетельствующая о способности лягушек частично восстанавливать дыхательную и двигательную активность после воздействия вещества в среднесмертельной концентрации 7.6 г/л в течение не более 39 мин.

С помощью комплексного изучения токсичности РМ иБСМ при пероральном введении белым крысам было, что ЫЭя РМ для белых крыс составляет: ЬЭм = 1220(1060 -ь 1390), 5=1.29. Такие данные позволяют, согласно существующему ГОСТ12.1007-76, отнести полученные продукты детоксикации ФОВ к классу умеренно токсичных и опасных.

Для того, чтобы привести РМ в малолетучую и нетоксическую смесь был использован процесс их битумирования. Полученные при этом БСМ обрабатывались гексаном с целью получения жидкой смеси для внутрижелудочного введения белым крысам в дозе 5000 мг/кг.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что у опытных и контрольных животных видимых симптомов интоксикации не возникает и гибели животных на протяжении 7 суток наблюдения не происходит. Следовательно, ЬБзо для БСМ превысит величину 5000 мг/кг, что позволяет отнести полученный продукт БСМ к

категории малоопасных химических соединений. Таким образом, чрезвычайнс токсичные ФОБ после их детоксикации переходят в разряд умеренно опасных, а после битумирования с добавлением гидроокиси кальция образуются малотоксичные БСМ.

Рассчитанные пероральные значения LD50 РМ для фоновых видов мышевидных грызунов позволяют утверждать, что использование такой технологии для детоксикации зомана дает возможность резко снизить степень опасности неблагоприятного воздействия таких химических продуктов на различных представителей живой природы.

4. ДЕЙСТВИЕ КСЕНОБИОТИКОВ НА ГЕНЕТИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ ГИГАНТСКИХ ХРОМОСОМ ХИРОНОМИД

Особое внимание было уделено изучению структурно-функциональных характеристик политенных хромосом.

В ходе такого эксперимента определялся и визуально оценивался цитогенетический эффект действия GD и продуктов его детоксикации на основании учета степени компактности дезоксинуклеопротеида(ДНП), разрывов хромосом, утраты четкости дисковой структуры , появления меандров или перетяжек меандрической природы, состояния предгеломерных и приценгромерных районов, репрессии или стимуляции ядрышкового организатора (ЯО) и колец Бальбиани (КБ), индукции пуфов de novo, которые не характерны для генома в естественных условиях (Белянина, Колбенев,1993).

Обобщая полученные результаты, можно сделать заключение, что признаки изменения структурно-функциональных характеристик хромосом после воздействия зомана и РМ имеют черты сходства, проявляющиеся в тенденциях к распуфливанию предгеломерных и прицентромерных районов, вплоть до образования пуфов de novo , в разной степени работы активных районов ЯО, КБ - от нормы до полной инактивации ( рис.1). Яркой особенностью воздействия GD на генетическую функцию хромосом является тенденция к распуфливанию предтеломерных районов,РМ- их разбуханию, вызванные в основном нарушением гормонального фона и работы К+ - Na+ насоса соответственно.

Выявленные в хромосомах изменения функционального и структурного характера, возникающие под влиянием этих ксенобиотиков, свидетельствуют о том , что зоман негативно влияет на генетическую активность гиганских хромосом и может являться слабым мутагеном (образование разломов хромосом). Менее выраженными подобными свойствами могут обладать и продукты его детоксикации, что косвенно указывает на наличие теоретически потенциальной опасности этих химических веществ для генетического аппарата человека. Учитывая, что РМ при этом являются умеренно токсичными для человека, а превращение их в БСМ обусловливает переход в малотоксичные , то возможность проявления их специфического действия в отношении человека резко снижается. Однако, для территории, на которой будет находиться терминал по УХО, опасность, обусловленная токсическими свойствами ксенобиотиков, сохраняется и для ее устранения РМ зомана следует как можно быстрее утилизировать, предупреждая тем самым различные неблагоприятные последствия для внешней среды, вызванные возможными аварийными ситуациями и техногенными катастрофами.

'1

шМяжш Кариот1ш(ко1проль)

ттт

Кариотип под воздействием зомаиа

Г ш

Хромосома 1(контроль)

КГ "

Хромосома I под воздействием зомаиа

Длинная хромосома под воздействием РМ

Ш№№ф%ШШШтРМ

Хромосома IV (контроль)

Хромосома IУ под воздействием зомана

Хромосома ГУ под воздействием РМ

РисЛИзменения морфо-функционального состояния гигантских хромосом СЬлЬитгти при воздействии зомана и его РМ

5.0БСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Исходя из того, что изучение действия ксенобиотиков на биоценоз не могло бь осуществлено без оценки их влияния на организменном уровне, то первый этап г проведении настоящей работы заключался в установлении значений основн традиционных токсикометрических показателей : LDso ,LCso , LCtso , Lxso 1 биологических объектов с одновременным наблюдением за состоянием специфических форм поведения , имеющих биологическое значение , а также проведении сравнительного токсикологического анализа, позволившего перейти второму этапу исследований, состоявшего в определении степени опасности OB продуктов их детоксикации как для человека, так и для животных различи систематических групп.

Согласно данным литературы, выполненные в этом направлен исследования на представителях живой природы, не многочисленны, разрознены и систематизированы, так как эксперименты проводились, как правило, на одном - д] видах и в основном на гидробионтах при влиянии на них фосфорорганичеа пестицидов(ФОП), которые по своему механизму действия, как это было установлен работах на мелких лабораторных животных , моделируют отравления Ф< (Саватеев, 1972,1973; Куценко и др., 1994).

Наличие видовой чувствительности при поступлении ФОС в оргат лабораторных животных показано и в ряде работ(Неклесов, 1957; Цапко, 1965; Каг 1963,1974; Klimmer, 1971; Мельников, 1974; Одинец,1971), проводивших на белых мыш белых крысах и кроликах при ингаляционном, пероральном и кожно- резорбтивн воздействии таких ФОС , как бутифос, карбофос, тиофос, хлорофос, дихлофос, дибр< метилацетофос , октаметил, относящихся к категории сильно действующих ядовит веществ и обладающих средней токсичностью.

Результаты проведенных нами экспериментов на различных представите; дикой природы и лабораторных животных по определению токсичности ФОВ продуктов детоксикации зомана, свидетельствуют о сохранении видов чувствительности биологических объектов к действующему ХС, о связи фи: ологической активности ксенобиотиков с их физико-химическими свойства) Установленный нами экологический ряд чувствительности гидробиош удовлетворительно согласуется с данными литературы, свидетельствующими о высок чувствительности легочных моллюсков к действию хлорофоса, по сравнению хирономидами (Козловская и др., 1982).

Сохранение видовой чувствительности в той же последовательности действию продуктов детоксикации зомана наблюдается в экспериментах с участи гидробионтов и лабораторных животных. Такая закономерность в действ токсикантов на организм различных представителей животного мира может бь объяснена развитием однотипного патологического процесса , обусловлена •нарушением гомеостаза, находящегося под контролем нервной, гуморальной и ней] эндокринной систем (Горизонтов, 1952; Сперанский, 1955; Selye, i960,1972).

Подобное заключение может бьпъ подтверждено данными литерату| свидетельствующим о нарушениях, возникающих в гуморальной, нервной и гипотала» гипофизарно нейросекреторной системах под воздействием ФОС как в органиэ гидробионтов, так и наземных животных (Матей,1979), в результате измене*

ггилхолинового обмена (Голиков, Розенгард,1964; Fukutu,1972; Silver, 1974 ;Розенгард, ерстобигов,1978). Истинными же причинами смерти биологических объектов, в том еле и человека, при отравлениях ФОС являются различные формы гипоксии ужников, 1989).

При проведении настоящих исследований с зоманом в хлинике интоксикации швотных выявлялось нарушение координации движений и рефлекса равновесия как у >пунов, так и у гидробионтов. Наблюдался паралич дыхательной мускулатуры фономиды), мускулов замыкателей (беззубки), развивалось состояние асфиксии >удовики), признаки бронхоспазма (амфибии), паралич дыхательного центра (крысы,

ш1и).

В настоящих исследованиях изучение процесса интоксикации, вызванного здействием зомана и продуктами его дегоксихации, не ограничивалось определением шь АХЭ, поскольку РМ этого ОВ не обладали способностью оказывать свое влияние ацетилхолиновый обмен. Поэтому дополнительно были использованы методики по угчению значений СЦК.ПАЛ и ввдов лейкемоидной реакции, возникающих в ответ на зденствие обоих токсикантов.

Было установлено, что воздействие ФОВ и продуктов его детоксикации сзывает увеличение СЦК, ПАЛ с последующим уменьшением при действии Г.О и более )я , что свидетельствует о стимуляции защитных сил организма в ответ на ступление токсиканта с последующим нечерпанием их резервов по мере увеличения йствующейдозы. Изменения в лейкоцитарной формуле анализировались не только по 1ультатам клинико-лабораторных наблюдений, но и с помощью математического следования , для которого были использованы процедуры оценивания и проверки потез, дисперсионного и регрессионного анализов , заложенных в среду ециализированного пакета Statgraphics (Компьютерная биометрика; 1990; эрин,Макаров, 1995). В качестве критерия и оценки однородности дисперсионных мплексов использовали F- отношение, при сравнении которого со стандартным ачением F устанавливали уровень значимости различий межгрупповых средних и сперсий (Лакин, 1990).

В результате дисперсионного анализа изменений в лейкоцитарной формуле ови белых крыс, вызванных воздействием различных доз РМ, было выявлено стоверное влияние действующего вещества на сегментоядерные нейгрофилы и мфоциты. Эффект обработки статистически доказывается для всех временных тервалов наблюдений. При этом уровень значимости различий составляет менее 0.1 % гго соответствует ужесточенным требованиям, предъявляемым к исследованиям в дощинской статистике (для обычных биологических исследований принимаются 5-оцентный уровень значимости).

В результате было установлено, что все дозы действующего вещества (РМ) азывают статистически значимый эффект на сегментоядерные нейтрофилы и мфоциты, в связи с этим данные показатели могут быть индикаторными признаками и изучении влияния РМ зомана на теплокровных животных; с увеличением йствующей дозы РМ и продолжительности эксперимента до 24 ч значение гментовдерных нейтрофилов закономерно возрастает , и , наоборот, величина мфоцигов снижается.

В опытах с хладнокровными животными достаточно объективным дикатором воздействия зомана на физиологические характеристики крови является личество лимфоцитов, значение которого возрастает по мере увеличения

воздействующей токсодозы и уменьшается под воздействием его РМ на фоне увеличен сегментоядерных нейтрофилов.

Изучение лейгемоидной реакции у белых крыс и оздшых лягушек воздействие зомаиа и продуктов его детохсикации показало , что у них в ответ введение РМ зомана определяется лейкемоидная реакция нейтрофильного типа, тог как зоман у амфибий вызывает лейкемоидную реакцию лимфатического типа.

Кроме изучения происходящих сдвигов в системе крови, вызванных острь воздействием токсикантов, особое внимание было уделено исследованию мутагенно действия зомана и его РМ. В качестве биологической модели в этих целях бы. использованы личинки Ch.thummi IV возраста (Крогер,1968;Агапова,Кикнадае,19' Mayer et al,1980). Результаты выполненных экспериментов позволили оцени генетическую активность хромосом и выявить некоторые изменения в их морфологи] на основании чего сделать заключение, что зоман может быть слабым мутагеном, ч согласуется с данными литературы, свидетельствующими о том, что ФОС являют слабыми мутагенами (Каган,1977), а продукты их детоксикацни можно считать лт условно мутагенными.

Таким образом, использование клинико-дабораторных методов исследован] крови и морфо-функшганального состояния генетического аппарата у биологичеоа объектов позволяет установить развитие патологического процесса в их организме предусмотреть возможные отдаленные последствия, которые могут возникнуть по с контакта с токсикантом, что имеет важное значение в проведении санитарн гигиенической оценки действия ХВ на окружающую среду и в определеш этиологического фактора , вызвавшего такие изменения у отдельных представите® живой природы. У хирономид симптомы выражающаются в незначительно скручивании тела, адинамии, открытой глотке и работе челюстей , удлинении тела, с выпрямлением вентральной поверхностью наружу. Открытая глотка и работа чеяюсте а затем увеличение массы и объема, т.е. обводнение организма отмечали у прудовико тем самым подтверждая ряд специфических признаков при воздействии ФОС.

Установлено , что для прогнозирования степени опасности ХВ для животно мира имеет смысл рассматривать только такие нарушения форм поведения жнвотноп которые важны для выживания и размножения особи. При воздействии зомана личшп Ch. thummi в концентрации, приближенной к ПДК и равной 1.5.10-4 мг/л наблкда начальную стадию строительства ловчих сетей, причем форма, размеры яче отличались от контроля. При воздействии зомана и высоких концентраций Pi строительной функции не отмечалось.

Следовательно, для диагностики патологического процесса, вызвавши воздействием ксенобиотиков, необходимо использовать наличие специфичесю симптомов реагирования биологических объектов на присутствие токсиканто оценивать формы поведения, оказывающих свое влияние на выживаемость размножение животных и , конечно же , широко использовать возможное лабораторных методов исследования, направленных на выявление механизм интоксикации и определение тяжести ее развития.

.Актуальным на сегодняшний день является вопрос прогнозирован! последствий функционирования терминала по УХО в результате технологически процесса или в случае аварийного выброса ОВ в окружающую среду. Проблеь загрязнения поверхности и придонных частей водоемов,а также почвы приобретал поистине глобальные масштабы, а следовательно исследования в этой области имен

практическое значение при проектировании объекта по УХО , создании санитарно-защитной зоны терминала, обосновании и размещении станций биомониторинга.

В результате технологического процесса уничтожения ФОВ и в случаях аварийных ситуаций возможным источником загрязнения биологических систем иадорганизменного уровня (популяции, зооценозы, экосистемы) будут продукты детоксихации зомана - РМ и БСМ, которые, согласно нашим исследованиям, можно отнести к умеренно и слаботоксичным веществам соответственно. Вероятность утечки самого зомана практически отсутствует, хотя исключать полностью эту возможность не следует. Некоторые нарушения функционального круговорота изучаемых ксенобиотиков на примере водной экосистемы представлены на рис. 2.

Рис.2 Схема последовательных процессов воздействия терминала по УХО на экосистемы и человека

Исходя из представленной схемы, можно видеть какие неблагоприятные последствия могут повлечь за собой продукты детокснкации зомана, не говоря уже о самом эталоне, что ставит перед исследователями конкретные задачи по обеспечению безопасного хранения, перевозки, а также проведения технологического процесса уничтожения ФОВ.

Для оценки и контроля токсических веществ в водоисточнике мы применяем комплексный подход, который основывается на использовании биотестирования и в последнее время разрабатывается для почвенных экосистем (Шляхтин и др., 1994).

Учитывая различную чувствительность к изучаемым токсикантам (ОЕ> и РМ), а также принадлежность видов к различным зонам можно прогнозировать резкое поражение систем иадорганизменного уровня при достижении действующего

токсического фактора порогового значения. Первый по чувствительности т животных оказался консумент второго порядка - озерная лягушка, вторым - пруде третью, самую многочисленную группу населения всех водных биотопов состаы двустворчатые моллюски и личинки хирономид, являющиеся наиболее устойчивые воздействию зомана и его РМ , которые в случае поступления ксенобиотика в boj будут реагировать на его загрязнение, поскольку удельный вес РМ выше удельного воды.

Среди наземных позвоночных широко представлены мелкие мышевэд грызуны, чувствительность которых при пероральном пути поступления ксенобио практически одинакова. Они представлены в биоценозах консументами пер порядка. В силу особенностей нх экологии (обмен веществ, уровень развития нер системы) эта группа животных вслед за амфибиями будет наиболее уязвимой воздействии на биоценозы зомана и продуктов его дегоксикации.

Таким образом воздействие ФОВ вызывает нарушение структуры зооце» однако основные популяшюнные механизмы остаются без изменений , тем са обеспечивая восстановление исходной структуры,что согласуется с ранее получеш результатами исследований по изучению воздействия кожно-нарывных ОВ на ф (Завьялов, 1995). После одномоментного поражения остаточных популяций состо гомеостаза сохраняется, более сильный отрицательный аффект возможен •многократном заражении территории, что в реальных условиях обеспечения ра объекта по УХО практически невозможно.

Полученные результаты проведенных исследований позволяет сд! следующие выводы.

ВЫВОДЫ

1. Выявлены экологические ряды чувствительности к зоману и продукта дегоксикации для представителей Ha3eMiioñ(Apodemus agrarius->Clethrionomys gla ->Mus muscuIus,(NMRI) Rattus norvegicus,(NZW)) и водной (Chironomus thumi Anodonta sp. Lymnaea truncatula Rana ridibunda) фауны, - . ; ^

2. Проведена экспертиза экологической опасности изучаемых токсиканто окружающей среды. Установлено, что реакционные массы зомана являются yMq опасными, а битумно-солевые - мало токсичными продуктами; подтверждено, что: является чрезвычайно опасным ОВ.

3. Определены биохимические и морфологические изменения в системе кр наземных животных, возникающие под влиянием зомана, которые свидетельству! угнетении АХЭ и о повышении уровня защитных реакций со стороны организма ( СЦК). Характер их выявления зависит от величины воздействующей дозы и может выражен соответствующими уравнениями регрессии. Воздействие прод детоксикации зомана на животных не приводит к дозозависимому угнетению А! отличие от эталона, но сопровождается активизацией защитных сил организма.

4. Установлено, что воздействие реакционных масс на организм жив« вызывает реактивный лейкоз в виде нейтрофильной лейкемоидной реакции на некоторого угнетения функционального состояния иммуной системы, а зоман выз лейкемоидную реакцию лимфатического типа.

5. Показано, что воздействие зомана н сто реакционных масс на генетическую активность хромосом хирономид обуславливает изменения в их функциональных и структурных характеристиках, вплоть до появления пуфов de novo. Особенность проявления физиологической активности зомана заключается в образовании разломов в хромосомах, в распуфливании предтеломерных и прицентромерных районов, а реакционных масс - лишь в разбухании хромосом. Это позволяет отнести зоман к химическим соединениям, обладающим слабым мутагенным действием, а продукты его детоксикации - к потенциально опасным химическим веществам.

6. Выявлен спектр поведенческих реакций животных на интоксикацию, вызванную реакционными массами. Основными из них являются мышечная слабость, состояние прострации и вялый судорожный синдром.

7. На основании комплексных фаунистических и эколого-токсикологических исследований обоснованы теоретические основы протезирования состояния экосистем для районов строительства и функционирования объектов по УХО.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1.Поспелов Н.В., Шляхтин Г.В., Конешова Е.Ю., Баранец A.A., Дроздов С.Н. II Комплексная оценка токсичности химических веществ доя лабораторных животных. Тез. докл.междунар. конф.Томск,1995. С.285-286.

2.Поспелов Н.В., Шляхтин Г.В., Конешова Е.Ю., Баранец АЛ., Дроздов С.НУ/ Оценка токсичности фосфорорганических пестицидов для грызунов. Тез. докл.междунар. конф.Томск,1995. С. 286-287.

3.Поспслов Н.В., Шляхтин Г.В., Конешова Е.Ю., Баранец А А., Дроздов С.Н. II Оценка токсичности пестицидов для человека с помощью ритмокардиографии по результатам модельных экспериментов на лабораторных животных. Тез. докл.междунар. конф.Томск, 1995. С. 287.

4.Шляхтин Г.В., Чернова Р.К., Клименгьсв Ю.А., Хохоев Т.Х., Завьялов Е.В., Аникия Fi.В., Конешова Е.Ю. Экологическая безопасность окружающей среды районов хранения и уничтожения химического оружия. Тезисы докладов: Вторая Московская Международная конференция по химическому оружию. М.:Москон,1994 .С. 4.

5.Радюшкин Ю.Г., Поспелов Н.В., Шляхтин Г.В., Конешова Е.Ю., Столяров М.В. //Токсичность зомана и продуктов его детоксикации для озерной лягушки. Материалы VII съезда ГБО РАН. Казань,1996. С.67-69.

6. Конешова Е.Ю., Поспелов Н.В., Шляхтин Г.В., Конешов С.А., Радюшкина Т.А . II Экологические ряды чувствительности к фосфорорганическим веществам (ФОВ) для представителей наземной и водной фауны.Тез.докл.Всесоюзной конф. по проблемам изучения биосферы. Саратов, 1996.