Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Эколого-токсикологическое воздействие кожно-резорбтивных отравляющих веществ на фауну

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Эколого-токсикологическое воздействие кожно-резорбтивных отравляющих веществ на фауну"

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИИ ВОЛГОГРАДСКАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ

На правах рукописи Р Г Б ОД ЭДК 574:615.9:504.7.05

" О МАП 1925

ЗАВЬЯЛОВ ЁВГЁЙЙЙ ВЛАДИМИРОВИЧ

ЭКОЛОГО-ТОКСИКОЛОГИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ КОЖНО-РЕЗОРБТИВНЫХ ОТРАВЛЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ НА ФАУНУ

03.00.16 - экология

АВТОРЕФЕРАТ ДИССЕРТАЦИИ НА СОИСКАНИЕ УЧЕНОЙ СТЕПЕНИ КАНДИДАТА • БИОЛОГИЧЕСКИХ НАУК

Волгоград, 1995г.

Работа выполнена на кафедре морфологии и экологии животных Саратовского государственного университета им. Н.Г.Чернышевского

Научный руководитель: академик Международной Академии наук экологии и безопасности жизнедеятельности, доктор биологических наук, профессор Г.В.Щляхтин

Официальные оппоненты: доктор медицинских наук, профессор

П.Е.Щкодич

доктор биологических наук, профессор Б.С.Кубанцев

Ведущая организация; Московский государственный университет им.М.ВЛомоносова

Защита состоится «¿6 «^Д»^ 1995г. в; ¿к _ часов на заседании специализированного совета К 084.54.03 при Волгоградской медицинской академии по адресу: 400066, г.Волгоград, пл.Цавндех борцов, 1.

С диссертацией можно озна.щдещ'ЬШ 9 волгоградской

медицинской академии. ч

Автореферат разослан Оль^^ои? 1995г.

Ученый секретарь специализированного совета, доцент, гх^*/ кандидат медицинских наук . Л.П.Сливина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. На территории России сосредоточено болен -50 : ¡ .Л тонн химического оружия (ХО), которое согласно женевской Кошича-.ии (яипарь, 1993г.) должно бьпъ уничтожено или утилизировано. На первом ,п цце работ создается техническая база лля переработки старых ..¡алаеон к.лри»-резорбтивных отравляющих веществ (ОВ) - иприта, люизита и ипишю-.ноизитних смесей. Но при этом необходимо обеспечить .экологч^ескг."1 тмонасиосл. проведения рабог по хранению и уничтожению ХО. Р '¡г;».-н. <е проблемы - задача чрезкычш'шо сложная и многогранная, грчйуышдл больших и тщательных предварительных исследований. Особенно значимым яятяе'гся т»<ч\*тс»д"г:птп1.; загрл^и^шм и оценки е1и нпинния нч т"7:*у-с

при пропктчроваппп терминала по уничшжению химического оружия (УХО). Развитие экологической токсикологии показало, что без анализа закономерностей порая:ающего действия, спектра токсикометрическнх показателей животных, влияния О В на биологические системы надорганизменного уровня (популяции, зооценозы, экосистемы) невозможно прогнозировать последствия функционирования терминала по УХО, включая и аварийные ситуации, и обеспечить экологическую безопасность окружающей среды'

Целг. я алллчп. нсслелопания явилось пвоведсгше ера»:-;.,:: л ы.с-

^пдопой опечки з<действ; гл па,¡личных фаз и коицентрлш:й но \,: и В на отдельные «¡иды животшлл и нч природные 'лохн'ллгпгп на ~ ■ отлл.

с«с а-липта н фраеднончровшшя объекта ио УХО (,пгг Горный ('¡г. лозгсва. •.»",.•(.). коч'урый уул:« бы я» :.;од«льным для других тсршишок ч

нроФмля. ,Пля япсппк>лш.ч .5rr.it ноли был.! поставлехш еледуюапи

- опр^л*». ада' уровня чупсшигсмыгисти различных групп плшогны;; к шм/к-йсшию иприта, лхшша и нпрнтно-люизишой смеси- установление токеикокетркческих показателей (ЬБ50. ЬС'бО.

ЬС100) при моделировании воздействия различных фаз (капельно-жидкой, пяро-язрозол^нлй, -по'гнт тхрпегпорои) ОВ на 'шшгашх представг. г«леи фиухгы.

- выделении г.идоснеиифических поведенческих реакции и < ..;п; гг.:,^ /гр'иайксЕ шихжешеащш жижпных;

выявление видов-индикаторов состояния окружающей среды,которые могут быть рекомендованы г: использованию в системе экологического ».: ниторинга;

- определение степени воздействия исследуемых веществ на фа\ н;-природных комплексов;

- обоснование теоретических предпосылок комплексного прогнозирование состояния окружающей среды объекта по УХО:

- детальное изучение и оценка современного (фонового) состояния различных типов экосистем 50-километровой зоны вокруг пгт. Горный.

Научная новизна. Сведения литературы о воздействии веществ ХО на биологические системы крайне ограничены, а имеющиеся исследования выполнены на низком тетодическсм уровне и узком круге лабораторных

животных. Почти полностью отсутствуют данные по воздействию этих веществ на представителей дикой фауны и совсем нет сведений об их влиянии на биологические системы нацоргаш -змешюго уровня. Таким образом, впервые г. практике токсикологических исследований б данной работе разработаны и применены методы комплексного исследования чувствительности видов диких животных и их популяций к воздействию кожно-резорбтивных ОВ и предпринята попытка создания прогноза изменения состояния окружающей среды территории объекта по УХО. В работе решены следующие конкретные вопросы:

1. Разработаны оригинальные методики токсикологических экспериментов, позволяющие оценить характер, степень и скорость воздействия изучаемых ОВ на типичных представителей оиоты, находящихся на различных стадиях онтогенетического развития; определены методические подходы для проведения полевых экспериментов, позволяющие выявить токсиколопгческий эффект воздействия на надорганизменные биологические системы (популяции) и биоту в целом:

2. Обоснованы принципы отбора видов животных для эколого-токсикологических экспериментов;

3. Определены то к с и к о м е т р и ч е с к и е показатели для ряда водных и наземных животных, характеризующие их чувствительность к воздействию ОВ;

4. Выделены виды-индикаторы среди беспозвоночных и позвоночных животных, которые могут бытъ использованы в мониторинге состояния окружающей среды;

5. Разработана концептуальная модель экологического прогноза и стратегия обеспечения экологической безопасности экосистем для объектов по УХО.

Практическое значение. Итоги работы и теоретические обобщения используются при проектировании объекта по УХО, создании санитарно-защи.тной зоны терминала," обосновании и размещении станций биомониторинга на территории Краснопартизанского района Саратовской области. Результаты исследований используются в курсах лекций и на практических занятия* по физиологической экологии, зоологии, популяционной экологии С арагонского, государственного .университета, Саратовского высшего военного училища химической защиты {.акты о внедрении от 10.09.94г. и 15.10.94).

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на Первой Российской конференции до медицинским и экологическим проблемам Конвенции и международных соглашений по запрещению химического оружия (Москва, май 1993г.); научно-технической конференции « Экологические проблемы уничтожения химического оружия» (Вольск, июнь 1993г.); Второй Всероссийской конференции о Влияние антропогенных факторов на структурные преобразования органов, тканей, клеток человека и животных» (Саратов, сентябрь 3993г.); Второй Московской Международной конференции по химическому оружию (Москва, апрель ' 1994г.);

Международном совещании « Состояние териофауны в России и ближнем

зарубежье* (Москва, февраль 199огл; региональной конференции с Медико-биологические проблемы экологически напряженных зон Слилник кой области» (Саратов.1 март 199ог.): Ученом Совете биологического "факУ. п- "га Саратовского государственного университета (март, 1595).

Публикации. По теме диссертации опубликои&но 11 печатных раГх/г и 6 находятся в печати.

Структур.! и объем диссертации. Диссертация изложена на 16 ; СТО ~!ТЧТ1 Л "С м а чт ниочисн ого тотссто состоит ТТГ* 7^1>СДСТТНТ П ТТТТ ""Т^Т^ .иклзо«ения. выводов и приложений. Список использованной лтч ратями г.ключает 1С4 источника. Работа иллюстрирозапа 18 рисунками а таблицами. ■ ' "

С ОД Е РЖАН И К РА БО Т Ы

Во введетаи обосновывается актуальность исследования, отмечается значимость работы-в рамках государственной программы по подготовке к УХО. Заказывается место и сроки проведения экспериментов. В данном разделе диссертации рассматривается степень изученности проблемы и формулируется основная цель и частные задачи исследований.

1. 'ВОЗДЕЙСТВИЕ КОЖНО-РЕЗОРБТИВНЫХ ОТРАВЛЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ. РЕАГЕНТОВ Й ПРОДУКТОВ ИХ РАСПАДА НА <т>л VI!V

■ ОСЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

На основе анализа данных литературы приво;гитоя физико--л1миче<'кая характеристик: исследуемых токсикантов. подчеркивается высокая степень м'К"ичности иприта. люизига и их смесей для живых организмов .'СЧил-ронскн"!. Якубовнч, 1936; Фролов 1944: Ионоп и др.. 19:)4к

признаки поражения животных люиоитом. проявляясь на различны?, урспня:» орг.шшашш живых систем. охьитывают все стадии онтогенеза.

¡у.жю.гтся л л поведении, размножении, продолжительности жи «ш и других формах жизнедеятельности животных. Так, работами И.С.Аруина (1937)

1. ^ ■ . , ■ ; > ;Т'Я'ЬС'1 Т311 '.;.'] ЬНЬКЛ , Л • '■) .; /р-з. ГОрЬЛЛ Ч Л .\-.\j Л

1:.' 1 ¡.и ¡к 'л>л:д'>-\н)го 01? дели к) л кролккл. лили менее - < ел кто мьплп. Вл'.Киргохин ЦУ84) обнаружил вредное воздействие люизита на нормальное развитие пледа у самок крыс, подвергшихся хроническому ингаляционному воздействию ОВ до наступления беременности.

]-. 1—I Л _____/ч л * \ _ ' 0

. . ■ Л • Л.. \ ..ЬиО 1-.1Л0 рСТйГГОзЛОТТО. тГГО ЛГОХООЛЫКСИЧЛ нОТПЦ . г лтлеттлл

хг ип иейетш лл-олзага из рыб характеризуется плотва. Растзорм люи.чта. кош2,сш-рацая которых Ш1же 0.25 мг.'л, не являк/гея ядовитыми, для многих •геесловоаных рыб, но являются биологически неполноценной средой для их мадьког.. Растеоры люизита, концентрация кшюрых не превышает'1.0 мг/л не вызывают интоксикации организма моллюсков. Однако при кормлении тпгх гкдробионтов пжпей, отравленной ОВ, отмечается гибель трети опытных жцвотны:: через 3-5 суток. Установлено, .что растворы люизита- с" концентрацией выше 1.5 мг/л •^¿Ъштс^то/кичкьши дл'я зоопланктона на

протяжении от 3 до 4,5 месяца и, таким образом, самоочищение водоемов, зараженных ОБ, протекает крайне медленно. Как показали эксперименты, провелешпле Г.В.Шляхтилым и др . П 993), устойчивость животных природных популяций к действию люизита колеблется в широких пределах. Наибольшей чувствительностью к воздействию водных растворов люизита обладают низшие ракообразные, в частности дафния. Среди позвоночных гидробионтов наименее устойчивыми к воздействию люизита являются тритон и икра жабы.

Сведения о действии на животных иприта также весьма ограничены (Каракчиев, 1978; Александров. Емельянов, 1990). С.В.Тарасов (1939), показал, что инфузории, черви, моллюски,.ракообразные, насекомые, амфибии и рыбы пресноводных водоемов весьма чувствительны к ипритированной воде. Так, предел чувствительности наиболее восприимчивой к иприту рыбы зерховки оказался равным З-о мг/л. Характерным свойством иприта является его способность вызывать поражение в месте соприкосновения с покровными тканями организма - кожей и слизистыми оболочками глаз, дыхательных путей и пищеварительного тракта. У животных поражение глаз может наблюдаться при концентрации паров иприта 0.005 мг/л при соответствующей длительности экспозиции (Воздействие токсических веществ..., 1991). Иприт оказывает также и тератогенное действие. Например, введение его в куриное яйцо после трехдневной инкубации в дозе 0.0006-0.003 мг вызывает гибель до 51% зародышей, а у 85% выживших зародышей развиваются уродства (Руководство по токсикологии ..., 1964).

' 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

В ходе лабораторных и Полевых исследований, проведенных на базе токсикологических лабораторий и полигона в/ч 61469, изучалось воздействие водных растворов, паро-аэрозольной и капельно-жидкой фаз иприта и люизита на представителей фауны природных комплексов объекта по УХО. Отсутствие методов проведения подобных экспериментов определило необходимость разработки оригинальных методик и принципов отбора животных для экспериментальных целей.

В опытах использованы виды водных и наземных животных, относящихся к разным систематическим группам. Постановке лабораторных и полевых экспериментов предшествовало детальное обследование фонового состояния биоты территории строительства объекта по УХО. Полученные данные по видовому составу и численности представителей животного мира послужили основой для выделения спектра опытных видов. В ходе лабораторных исследований по воздействию иприта и люизита на-представителей фауны территории объекта по УХО для экспериментальных целей объектов использовано 6991 животных, из них 2048 беспозвоночных и 4943 позвоночных животных (табл. 1).

При проведении экспериментов моделировались условия, максимально приближенные к естественной среде обитания животных, создавались наиболее вероятные формы контомитации живых организмов, образующиеся

Виды и количество животных, использованных в опытах по воздействию иприта и люизита на фауну -

ВИД Число опытных животных, ЭКЗ. !

Люизит Иприт

1 2 3

Беспозвоночные

животные:

Гидра пресноводная 30 !

Жаброног 36 ;

Дафния' 500 1

Циклоп 500 1

Катушка роговая 36 •

Прудовик малый 36 34

Личинка стрекозы 30 1

Жук?плавунец 36 1

1 Мокрица 36 -

| Костянка 36

! Кивсяк 36

Уховертка 36

Клоп-сблдатик 48 1

Коровка семиточечная 48

Жужелица фиолетовая 36 ;

Жужелица хлебная - 50

Бабочка Мнемозина 34 |

Муравей полевой 1050 300 ;

» Полномочные

животные:

Лягушка озерная 1

г зрослые особи 18 •25 |

„-.Шфа " 824 |

1 Жаба зеленая

| взрослые особи 30 29

| головастики 42 -

! икра 810 1

| Жерлянка краенобрюхая 36 54

Тритон обыкновенный I 1

Езрослые особи 42 60 !

икра 76 - -* ¡1 ................. Л. 14

?

1 2 3

Чесночница 35 -

Ящерица прыткая ' 30 25 I

Гадюка обыкновенная - 25 !

Уж обыкновенный - 25 !

Мышь полевая 36 39 •'

Мышь лесная 30 21

! Мышь домовая 25 42 .

Полевка обыкновенная 22 -

1 Полевка рыжая 12 -

1 Белозубка белобрюхая 18 -

, Домовый воробей - 6

Полевой воробей - 4

[ Обыкновенная овсянка - 2

Зеленушка - 2 1

' Зяблик 4 ! 1

при возможных выбросах вещества в окружающую среду - водные растворы, пары ОВ и зараженный субстрат.

В экспериментах с зараженной поверхностью животных помещали в кюветы и чашки Петри различной площади в зависимости от количества и биомассы особей. Нэиесениеаэрозоля люизита и иприта дисперсностью 400 мкм с заданной плотностью на субстрат (фильтровальную бумагу) осуществляли с помощью специальной установки - микроаппликатора.

Эксперименты по изучению токсического действия иприта и люизита на гндробиоктов проводили в сосудах с водой, зараженной ОВ заданной' концентрации, объемом 400-5000 мл. Заражение воды необходимой концентрации достигали введением спиртово-водного раствора иприта и люизита.

Для проведения работ по исследованию воздействия паро-аэрозольных фаз люизита на животных применялся специальный затравочный бокс объемом 80 л. В затравочном боксе создавались ааданйые концентрацгш паро-аэрозольных фаз люизита, для чего применяли метод распадения спирто-люизитной смеси в необходимых количествах с помощью аэрозольного ингалятора АИ-1.

В ходе лабораторных исследований анализировалась возможность поражения птиц через их пищевые объекты, которые могут оказаться зараженными. Предварительно положенные в кормушки семена обрабатывались ипритом с плотностью заражения 0,1 и 2,0 г/м" и скармливались птицам.

Для установления влияния ОВ на природные комплексы были проведены полевые эксперименты в весенне-летний период 1993 г. Исследования

й

проводились на территории полигона методом заложения экспериментальных и контрольных площадок. Для эксперимента были зыбраиы участки ассоциаций, имеющие тешгшый флористический и фалттстическпй ел :.-ай. характерный для степей Саратовской области. На модельных п.няи.|дк.ьк проводился учет позвоночных, энтомофауны и почвенной мезосЬауны по стандартным методикам. Пробы почвенной мезофауны отбирались через 7, 30 и 50 суток.

При постановке лаббраТОрйый и полевых экейеримешов ипииияиемыдш показателями являлись прежде всего токсикомегрич-оиио: сроднесмертельные дозы и их доверительные интервалы, которые рассчитывали методом пробит-анализа по ЛитчсЪил^-Уилкоксо!^ (Беленький. 1503). Для, ¿.ьшалошш вшовых различий а висири;• >1' I и вш живо гных к иприту и люизиту на первом этапе исследований значение ЫЗ 50 и ЬС 50 рассчитывали также методом одной точки, который основан на постоянном угловом коэффициенте (Б) пробитно-логарифмического графика, отражающим зависимость эффекта от дозы (Беленький, 1963). В опытах с паро-аэрозольной фазой ОВ дозы вещества, вызывающие у животных среднесмертельный эффект, рассчитывали как произведение его концентрации С (мг/л) а камере НА Время экспозиции в минутах. Во ксех сериях опытоа.отмечались видоспепифичнскйв поведенческие реакции животных на воздействие поллюташов.

Полученные в ходе исстедований данные сведены в таблицы, представлены в виде гистограмм и рисучков; обработаны с использование"'! соответствующих общепринятых методов математической статистики (Плохинский, 1961: Урбах, 1964; Лакин, 1968).

3. ВОЗДЕЙСТВИЕ ОВ НА ПРЕДСТАВИТЕЛЕЙ ЖИВОТНОГО

МИРА

В главе приводятся результаты исследований по воздействию кожас-резорбтивных ОВ на представителей 18 видов беспозвоночных и 21 вида позвоночных животных, различающихся экологией, стадией О1ггогепетического развития, морфо-физиологпческими особенностями.

Анализ динамики гибели гидробионтов и их поведенческих и физиологических ответных реакций показывает, что их чувствительность к токсическому воздействию иприта и люизита различна. Показатели устойчивости опьггных амфибий и моллюсков, отмечешсые в экспериментах с водными растворами иприта, значительно превышают аналогичны'.1 значения, рассчитанные для люизита (табя. 2).

Причиной выявленных различии являются особенности гидролиза исследуемых ОВ. При воздействии люизита, дродуглы распада ОВ а-зодпой среде обладают значительной токсичностью я обуславливают поражение животных в течение всего периода острого эксперимента. Время действия иприта огранггчивается лишь несколькими часами.с начала затравки до момента полного его разложения. В этих условиях, даже при относительно высоких концентрациях вещества, ^хартйжение организма ьш-достигауг'

Чувствительность гидробионтов к воздействию ОВ кожно-нарывного действия

: N п/п Название вида LC50 мг/л LC50 мг/л

! люизит иприт

1 Cyclops strenuus 0,0043

2 Daphflia pulex 0,01 -

3 Branchipus schafferi 0,25 -

4 Triturus vulgaris (икра) 1,48 1,73

к i « Triturus vulgaris 0,58 5,33

! 6 Lymnaea trungatula 0,64 -

1. 7 Bufo viridis (икра) 0,33 7,82

8 Rana ridibunda (икра) 1,56 • 26,2

9 Rana ridibunda 3,7 -

10 Bombina bombina 4,7 40

11 Aeschna sp. >500 1

порогового значения, при котором процесс интоксикации становится необратимым. -

Сопоставление токсикометрических показателей взрослых амфибий и их личиночных стадий позволяет говорить об их значительных различиях в чувствительности. Так, гибель более 40% икринок амфибий отмечается уже при концентрации раствора 10.0 мг/л в опытах с ипритом и 1.0 мг/л - с люизитом (рис. 1). Наиболее чувствительными к воздействию водных растворов исследуемых ОВ оказывается икра обыкновенного тритона и зеленой жабы, а наиболее устойчивой - озерной лягушки. Динамика гибели вышедших личинок определяется числом тератов, образующихся при воздействии на икру растворов иприта и люизита различных концентраций. Максимальные показатели гибели головастиков отмечены для зеленой жабы в экспериментах с ипритом и для озерной лягушки в опытах с люизитом. Они определяются не только тератогенными изменениями морфологических структур, но и вторичным поражением личинок через цепи питания.

В результате экспериментов с позвоночными и беспозвоночными животными установлено, что их чувствительность к воздействию капельножидкой фазы иприта и люизита лв5шт р широких пределах (табл. 3).

Во всех сериях опытов токсичность иприта в условиях острого эксперимента значительно превышает токсичность люизита. Наиболее чувствительным к воздействию иприта оказался муравей полевой, в опытах с люизитом - он же и жужелица фиолетовая. Максимальные показатели устойчивости среди видов к воздействию иприта и люизита отмечены для ящерицы прыткой и домовой мыши. Несмотря на различия в специфических поведенческих реакциях, демонстрируемых наземными животными, можно говорить с сходстве общей клинической картины отравления.

*-ис. 1, Динамика гиболн икры и личинок озерной лягушки в

зависимости от концентрации водных растворов иприта и

люизита

Время наблюдений! А - 2-ые, Б - 5-ые, Г - 15-ые, Д -20-ые сутки с начала эксперимента.

Чувствительность наземных животных к воздействию ОВ кожно-нарывного действия

Nn/n Название вида LD50 г/м2 LD50 г'м2 . j

i люизит . иприт

! i Croci duraleucodon • од

! 2 Formica pratensis 0,16 . <0,02

i 3 Calosoma inquisitor 0,35 ■ -

1 4 Apodemus agrarius 0,52.

5 A. sylvaticus 0,52 0,13

! 6 Microtus arvalis 0,75 • 0,13 !

1 ^ Mus musculus - 0,25 |

i 8 Bufo viriais 1,12 -

| . 9 Lacerta agilis 2,19 1,9 |

Первичное поражение животных определяется воздействием ОВ на высшие отделы центральной и вегетативной нервных сист ем, у позвоночных и на нервные структуры насекомых. На ранних этапах отравления это воздействие проявляется в развитии защитного охранительного торможения (активизации симпатической нервной системы). При повышении концентрации ОВ и увеличении продолжительности воздействия элективное поражение ЦНС переходит в общее поражение всего организма. На этой стадии интоксикации возможна обратимость процессов отравления при прекращении острого воздействия. В условиях дальнейшего увеличения продолжительности экспериментов начавшееся поражение организма приобретает необратимый д^огруктивный характер. Обладая значительными кумулятивными свойствами, токсические элементы исследуемых ОВ локализуются в почках, сердце и печени опытных животных, вызывая нарастаю : шшжсик'аЦии (Тарасов, 1939). Независимо от способа попадания в организм, выделение токсических соединений иприта и люизита происходит, по-видимому, преимущественно через желудочно-кишечный тракт и с мочой. Однако скорость выведения токсических соединений относительно низка и не улучшает общей клинической картины отравления. Высокие показатели смертности опытныЗГобъеетов, отмеченные для иприта в условиях острого эксперимента, не отвергают предположения, что соотношение токсичности : ^следуемых ОВ в условиях хронического эксперимента может быть ин£ш.

Анализ симптомов отравления животных позволил классифицировать их "пг ифнчоскйе ответные реакции на воздействие ОБ пс двум основным танам. У млекопитающих к «Лттомам первого типа сгпесены активное поведение, повышенная двигательная активность и чувствительность к внешним раздражшцчям; мелкий тремор, прострация, сильный тремор тела. Симптомы

второго типа включают судорожное«- умывание», слюноотделение, образовать плотных групп. стремление избежать контакта с токсикантом, сильный тремор тела, аномальное движение задних конечностей, клишеаше и тоиические судороги. У насекомых к признакам первого типа интоксикации отнесен л отсутствие координашш. хаотичные передвижения. паралич: к признакам второго типа - конвульсии, гиперакпгоность: Применительно к амфибиям и рептилиям симптомы интоксикации классифицируются аналогично. Среди них нарушения координации, растяжение и потеря контроля за задним].-лстте'гттсгтлльл. птаерагстиы$<хлъ и тремор (I группа), обильное кь!Де.-ч-:-п< ;;лиз1г. волнообразные тонические с> -дороги (II группа). Преш ле:.н> симптомов поражения той или иной трудны определяется спецификой конто миташш. концентрацией и природой ОВ.

4. ВЛИЯНИЙ ОВ НА ФАУНУ ЕСТЕСТВЕННЫХ БИОЦЕНОЗОВ

Последствия от обработки опытных площадок капельно-жидкой фазой ОВ (0.1.2.С л 4.0 г/м2) наиболее полно проявились в наземных зооценозах в течение первой недели; наблюдаемый эффект зависел от плотности нанесения токсикантов. Так, на площадках, обработанных с плотностью 2.0 г/м3, в течение первой недели уменьшилось более чем на 30% видовое разнообразие и резко снизилась численность животных. Спустя два месяца начались процессы восстановления и последствия от воздействия ОВ в значительной! степени сгладились.

Установлено гутоесгаенное изменение количественного и качесич'ичаго состава почтенной мезофауны. Из всех почвенных горизонтов исчезли гусеницы бабочек, личинки двукрылых, резко сократилась численность других насекомых. Число видов на опытных плошадках снизилось при плотности нанесения люизита 0.1 и 2.0 г/м- соответственно на 15 и 4Г»%, а численность насекомых уменьшилась соответственно ям 1-1 и •!!'!... Аналогичные тенденции наблюдались и при воздействии на естественные экосистемы иприта и ипрнтно-люизншой смеси.

Таким образом, установлено, что воздейст вие ОВ на природные сообщества жпвотних при высоких плотностях заражения приводит к резкому ПШЖ. пни: обилия наземных живепт-.-кх и почвенной мезофауны. возможно исчезноьение целого ряда видов. Однако, если в наземных зооценозах после максимального эффекта, отмечаемого на седьмые сутки от момента юздействия ОВ, происходит постепенное восстановление обилия и числа видов наземных животных, то сообществ:'! почвенных животных продолжают дегрддиронл!!

5. ПРОГНОЗ ИЗМЕНЕНИЯ ЖИВОТНОГО НАСЕЛЕНИЯ ТЕРРИТОРИИ ОБЪЕКТА ПО УХО

Важной составляющей частью подготовительных мероприятий по уничтожению ОВ является долгосрочный прогноз их воздействия на окружающую среду, которое может оказать терминал в ¡результате технологического процесса или в случае аварийных ситуаций. Его место в

общей схеме (Систематизация и анализ..., 1994) обеспечения экологической безопасности представлено на рис. 2.

Рис. 2. Схема обеспечения экологической безопасности при проведении работ по хранению и УХО

Изучение фонового состояния животного населения района функционирования объекта по УХО показало, что на изучаемой территории обитает 208 видов птиц, 46 - млекопитающих, 9 -амфибий и рептилий, белее 3000 - насекомых, среди которых чешуекрылые (320 видов) доминируют по численности и видовому составу. Кроме того, установлено, что в настоящее ьремя происходит быстрая локальная смена природных комплексов, вызванная антропогенными факторами. Здесь практически отсутствуют ненарушенные степные з'частки, а на их месте сформировался техногенный ландшафт, особенностью которого является высокач степень мозаичности и неустойчивости входящих в него экосистем.

Наблюдается обеднение видового состава животных, из которых в

результате многочисленных и разнообразных антропогенных нарушений исчезло более 40% видов позвоночных животных из ранее обитаемых в этом районе. Антропогенная деградация природных комплексов этой зоны определяе тся распашкой целинных земель, мелиорацией, перевыпасом скота, атмосферными загрязнителями промышленных предприятий (Шляхтин и др., 1994).

Полученные нами данные в ходе лабораторных и полевых экспериментов позволили составить концептуальную модель прогноза воздействия ОВ и продуктов их распада на зооценозы естественных биотопов. Матернаты полевых исследований в 50-километровой зоне объекта по УХО позволили выделить 7 основных типов наземных биотопов. Естественно предположить, что реакция каждого из комплексов животного населения па острое воздействие ОВ и токсичных продуктов будет иметь как общие, так и специфические черты, определяющиеся видовым составом зооценозов, взаимоотношениями животных на популяционном и биоценотическом уровнях.

Учитывая высокую степень техногенного воздействия на экосистемы пгт.Горный и низкую продуктивность сообществ растений и животных территории объекта по УХО, можно прогнозировать резкое поражение систем надорганизменного уровня при достижении действующего токсического фактора порсн оного значения.

Наиболее многочисленной гр\ппои населения животных всех наземных биотопов являются членистоногие, среди кот 1рых преобладают насекомые. Они представлены на многих трофических уровнях биоценозов; среди них есть значительное количество консументов, а также редуценты. Представители этой группы животных оказались наиболее чувствительными к воздеистешо капельно-жидких фаз ОВ. Второй по чувствительности группой животных оказались мелкие млекопитающие. Они представлены в биоценозах консументамп первого (грызуны) и второго (насекомоядные) порядка. В силу особенностей их экологии эта группа животных вслед за насекомыми будет наиболее у и.шпмоп при но.;, н'Гктвии на биоценозы капе.тыю-жпдкои и паро-газопбразной фаз О В. Логич по предположить, что при заражении территории первичным облаком бу.чутзпачитольно i юражены популяции насекомоядных (белозубка белобрюхая, бурозубка обыкновенная) и некоторых грызунов, в частности лесной и полевой мышей, мыши-малютки, степной мышовки.

Разнокачественноегь биохимических, физиологических и этологическпх реакций .V чекопитающп.ч па воздействие ОВ определяет образование остаточных популяций наиболее устойчивых видов в период заражения территории первичным облаком ОВ. Заражение, носящее локальный характер, как показали полевые исследования, обуславливает значительную иммиграцию животных различных таксономических групп на интактные участки. В этой ситуации зависимость доза-эффект будет иметь сглаженный характер. Гибель организмов при мозаичном заражении территории определяется, главным образом, прямым контактом с ОВ либо кумулятивными свойствами токсикантов (для малоподвижных видов).

Восстановление показателей обилия и видового разнообразия животных на т аких участках будет происходить высокими темпами за счет миграции особей с шггактных территорий в период, когда концентрация продуктов гидролиза ОВ на зараженных участках не будет достаточной для достижения критического уровня токсического фалггора на клеточном "и организм енном уровнях. В проведенных экспериментах установлено, что при плотности заражения локальных участков люизитом 2.0 г/м2 восстановление наземной энтсмофауны завершается уже чер:ез 50 суток с момента затравки. - -

В осеннее время, когда зерновые и технические культуры на атроценозах уже убраны, а степень антропогенной дигрессии целинных участков е^ледствие выпаса максимальна, распространение первичного облака будет происходить на значительные расстояния. Лишь полезащитные лесные насаждения, густой травостой вдоль железнодорожного полотна и автодорог, надводная высшая растительность р.Сакмы будут сокращать дальность распространения облака и площадь зараженной территории. В тс же время в этих местообитаниях стойкость ОВ увеличится в 5-~10 раз,, а следовательно, более значительным будет и поражение их животного населения. Зимосцящие 'млекопитающие, атакже наземные беспозвоночные оказываются б этот период наиболее уязвимыми к поражению ОВ, таге как успех зимовки в значительной степени определяется эффективностью накопления внутренних резервов и выбором благоприятных защитных условий. Любые, даже незначительные изменения и поведении данных трупп организмов в летне-осенний период отрицательно сказываются на их выживаемости зимой. Необходимо отметить и существование в популяциях мелких млекопитающих особей осенней генерации, поражение которых приведет к резкому подавлению весеннего цикла размножения.

Таким образом, можно утверждать, что воздействие кожно-резорбтивных ОВ приводит к резко .у поражению структуры зооценозов, однако при этом не нарушаются основные популяцноннме механизмы, обеспечивающие восстановление исходной структуры, Гомеостаз остаточных популяций после одномоментного поражени" сохраняется, и виды способны к стабилизации. Более глубокое поражение наземных зооценозов возможно лишь при _ многократном заряжении территории, что в реальных условиях функционирования объекта по УХО практически невозможно.

Заключение о реакции водных зооценозов при воздействии ОВ осночылается на изучении видового состава животных, обитающих в рр.Сакме и В.Иргиа, и дашшх^дабораторных экспериментов. Основу водных зооценозов рр.Сакмы и Б.Иргиз составляют ракообразные, мо." люски, лигохеты, личинки гот еротопных насекомых. Позвоночные представлены обычными для чолжского бассейна водами карповых, окуневых рыб и несколькими пидами ам&ибпй. Большинстве представителей водных зооценозов неследуемых •водоемов оилрдаюг высокой чувствительностью к действию растворов ОВ. Особенно это относится к ракообразным и моллюскам, которые занимают низшие трофические уровни и в первую очередь подвергнутся поражению.

выводы

Рс-зу.ть тагы, полученные в ходе проведенных исследований, позволяют сделать следующие выводы: "" ~ ......

1. Уровень чувствительности животных к исследуемым ОВ обуславливается морфо-физиологичеекими, аколопгческими особенност ям!! и систематическим положением видог., а также зависит от стадии жизненного цикла или фазы развитии;

2. У< -I ансил ••ни Ы> 50 н 1,0 50 для 20 фоновых видов животных территории объекта яс- УХ») в лсс/порн метах по мод»*лировштю воздействия различных фаг (капельно-жидкой, паро-аорозольной, водных растворов) ОВ;

Я Ответные поведенческие реакции различных видов животных на но 1-тии(-( вив ОБ поелт адахишдшй п гвдееггег^тфтпестят хярнкте;>;

4. В фауне района расположения объекта по УХО выявлены виды-индикаторы (дафния, циклоп, жаброног. усачподсолнечниковый, калоед-бык, наездник . - ЕрЫакеэ эр., еже муха рыжая, щитник* красноногий, икра и личинки амфибии, белозубка белобрюхая и др.) состояния окружающей среда, которые рекомендуются для использования в системе экологического мониторинга;

5. Установлено в ходе полевых экспериментов , что люизит, иприт и ггттрптпе-люизитчьт*1 смеси оказывают сильное воздействие на биоту и ее

отдельные компонент: после обработка происходит значительное сокращение обилия (более 45%) массовых и исчезновение редких видов, обедняется (до 30%) видовой гостав и соотношение численности организмов даже при мишкалыша (0.1 г/м-1 плотностях заражения;

6. Обоснованы теоретические предпосылки- комплексного прогнозирования состояния окружающей среды района строительства объекта по УХО кожно-резорбттшого действия; раскрыта сущностьструктурно-функциональной организацииэкосистем: определены методические подходы к разработке долгосрочного прогноза воздействия загрязнителей окружающей среды на <Ьауну данного региона;

7. Создана кошк-итуалыигя модель обеспечения безопасности экосистем района. СЦЧ'Н гедьопча рбъек:з по УХО.

СПИСОК РАБОТ. ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Воздействие токсических веществ на объекты флоры й фауны: Огчст о НИР (аннот.ппюнный)/ НИИ Химии С1"У; Руководитель Г.В.Шляхтин. Шифр работы г Землесос - !> : Ияв. N2113. - Саратов. 1991. 363 с.

2. Полевые и лабораторные исследования ОВ кожно-нарывного действия на представителей флоры и фауны для изучения токсикомегрических характер!гстик и поиска тегг-объектов: Отчет о НИР (промежуточный) / НИИ Химии С ГУ; Руководитель Г.В.Шляхтпн. Шифр работы«Землесос - Э»; Инв. N 2660. - Саратов.. 1992. 219 с.

3. Современное состояние природных комплексов 50-километровой зоны строительства терминала и моделирования воздействия люизита на экосистемы и их компоненты: Отчет о НИР (промежуточный) / НИИ Химии СГУ; Руководитель Г.В.Шляхтин. Шифр работы.« Землесос - Э» ; Инв N 2661/ 1,2. - Саратов, 1992. 131 с. ' ■ •

4. Шляхтин Г.В., Хохоев Т.Х., Климентьев Ю.А., Аникин В.В., Лисовой В.А., Завьялов Е.В., Мезин A.A., Чернецкий А.Д. Экологический ряд чувствительности животных к-люизиту // Экологические проблемы уничтожения химического оружия. Вольск, 1993. С.8..

5. Шляхтин Г.В., Рембовский В.Р., Сошш К.А., Хохоев Т;Х., Завьялов Е.В. Еоздейсгвие люизита на природные зооценозы.// Экологичеа:ие проблемы уничтожения химического оружия. Вольск, 1993. С.8.

6. Сравнительно-видоЕое исследование воздействия колено-нарывных отравлчющих веществ на типичных представителей би.оты Саратовской области : Отчет о НИР (итоговый) / НИИ Химии-СГУ; Руководитель Г.В.Шляхтин. Шифр работы с Землесос - Э» ; Инв. N 2781/1,2. - Саратов, 1993. 153 с.

7. Экологическая оценка состояния окружающей среды в районе хранения отравляющих веществ на территории Саратовской области: Omer о НИР (итоговый) / НИИ Химии СГУ; Руководитель Г.В.Шляхтин. Шифр работ с Землесос - Э* ; Инв. N 1398. - Саратов, 1994. 120 с. • , "

8. Систематизация и анализ современных методов оценки состояния при^ эдных комплексов в районах хранения и уничтожения химического оружия. Обоснование роли и места токсикологического контроля в системе мониторинга состояния окружающей среды: Отчет о НИР (аннотационный) / НИИ Химии СГУ; Руководитель Г.В.Шлихтик. Шифр работы с Вагонетка -Э« ; Инв. N 1475. - Саратов, 1994. 225 с.

9. Шляхтин Г.В., "Чернова Р.К., Климентьев Ю.А., Хохоев Т.Х., Завьялов Е.В., Аникин В.В., Конешова Е.Ю. Экологическая безопасность окружающей сред;л районов храпения и уничтожения ХО // Тезисы докладов: Вторая Московская Международная конференция по химическому оружию. М.: Москон, 1994. С.4. . .

10. Шляхтин Г.В., Климентьев 10.А,, Хохоев Т.Х., Аникин В.В., Завьялов Е.В., Мезин A.A., Нецветаев А.Г. Биоиндикация токсических веществ // Вестник Удмуртского госуниверситета (спецвыпуск), Ижевск: Изд-во УГУ, 1994, С.193-198. ' .

11. Завьялов E.Çu Аникин В.В., Шляхтин Г.В., Туровцев В.Д., Баракин АЛ., Нецветаев А,Г. Исследование клинических эффектов иярит.. и люизита на развитие амфибий // Вестник Удмуртского госунииерситЬта (спецвыпуск). Ижевск: Изд-во УГУ, 1994, С.185-193. II У