Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Исследование экологического состояния гальванического производства методом хемилюминесценции и анализом морфологических изменений

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Исследование экологического состояния гальванического производства методом хемилюминесценции и анализом морфологических изменений"

На правах рукописи

Федосов Артём Васильевич

□03053302

Исследование экологического состояния гальванического производства методом хемилншинесценцни и анализом морфологических изменений (на примере ОАО УМПО)

Специальности: 03.00.16 — «Экология» 14.00.07 -«Гигиена»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Уфа-2007

003053302

Работа выполнена в Уфимской государственной академии экономики и сервиса на кафедре ООС и РИПР

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Хабибуллин Раис Рахматулович. Научный консультант доктор медицинских наук, профессор

Зулькарнаев Талгат Рахимьянович. Официальные оппоненты: доктор технических наук, ст. науч. сотр.

Минигазимов Наиль Султанович; доктор медицинских наук, профессор Галиев Марс Ансарович.

Ведущая организация ФГУН «Уфимский НИИ медицины труда и экологии

человека»

Защита диссертации состоится "21" февраля 2007 года в 15-30 на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.289.03 при Уфимском государственном техническом университете по адресу: 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уфимского государственного технического университета

Автореферат разослан "19"января 2007 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета

Абдульминев Ким Гимадиевич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Экологические исследования, проведенные в последние десятилетия, показали, что возрастающее разрушительное воздействие антропогенных факторов на окружающую среду привело ее на грань кризиса. Наиболее угрожающий характер приобретает проблема загрязнения незаменимых природных ресурсов - воздуха, воды и почвы - в результате деятельности промышленных предприятий. В связи с этим возрастает роль инженерно-экологического мониторинга, так как проблема окружающей среды -это комплексная проблема. Комплексный характер проблемы определяется сложностью системы, состоящей из природы, общества и производства.

В ряде производственных отраслей, которые оказывают негативные воздействия на окружающую среду, находятся и предприятия моторостроительного комплекса, в частности ОАО УМПО. По валовому выбросу вредных веществ в атмосферу доля моторостроительного комплекса составляет около 6% выбросов всей промышленностью России.

На ОАО УМПО особо актуальной стала проблема ухудшения экологической ситуации на гальваническом производстве, что выражается в увеличении заболеваемости работников данного производства. Это связано с тем, что в воздухе гальванических цехов вредные вещества находятся в виде пыли, тонкодисперсного тумана, паров и газов.

Особо вредными являются процессы травления, обезжиривания деталей и заготовок, связанные в своём технологическом цикле с использованием ацетона, соляной кислоты и едкого натрия. Об этом говорит повышенное число больничных листов непосредственно на этом производстве по отношению к среднему количеству по объединению, что ведёт к снижению производительности труда, к затратам по соц. пакету и т. д.

Руководством объединения было предложено рассмотреть эту проблему и предложить эффективный способ её решения. Но для этого сначала нужно оценить степень негативного воздействия данных загрязнителей на окружающую среду. Для решения этой задачи необходимо иметь в своём

арсенале соответствующие методы этой оценки, удобные для проведения исследований непосредственно на производстве. В свою очередь, эти методы должны быть и экономически эффективными.

Согласно современным представлениям многие жизненно важные физиологические и метаболические процессы тесно связаны со свободно-радикальным окислением в живых организмах. Изменение состояния этого процесса представляет собой раннюю неспецифическую ответную реакцию организма на экстремальные воздействия.

Нестабильность радикалов, быстрый распад и включение в метаболизм продуктов окисления - всё это предъявляет повышенные требования к методам исследования. Они должны обладать высокой чувствительностью, надежностью, быть удобными в эксплуатации, простыми, доступными и нетрудоемкими, исключать возможность изменения свободно-радикального окисления во время приготовления биологического материала к анализу.

Перспективным способом изучения свободно-радикального окисления является регистрация сверхслабого свечения (хемилюминесценция), возникающего при взаимодействии радикалов. С помощью хемилюминесцентных методов удается выявить наиболее реакционно-способные короткоживущие радикалы. Поэтому решено использовать данный процесс в комплексе с анализом морфологии в качестве метода экологического мониторинга при решении проблемы, связанной с ухудшением экологической ситуации на гальваническом производстве в цехах, где одновременно используются ацетон, соляная кислота и едкий натрий.

Негативное воздействие ацетона, соляной кислоты и едкого натрия, как известно, вызывает поражение легких, печени, почек и центральной нервной системы. Кроме того, необратимые нарушения происходят и в экосистемах. Однако, несмотря на многолетние исследования биологического действия ацетона, соляной кислоты и едкого натрия, ранние механизмы изменений в экологическом состоянии окружающей среды, органов и тканей живых организмов при комплексном воздействии этих экотоксикантов недостаточно

раскрыты.

Цель работы: изучить эффективность оценки экологической обстановки в цехах гальванического производства ОАО УМПО, используя метод хемилюминесценции и анализ морфологических процессов в биологическом материале, параллельно исследуя совместное влияние данных экотоксикантов (ацетона, соляной кислоты и едкого натрия) на процессы свободно-радикального окисления в живых организмах.

Основные задачи исследования:

1. Разработать метод экологического мониторинга гальванического производства (при работе с ацетоном, соляной кислотой и едким натрием) с помощью реакций свободно-радикального окисления и морфологических процессов в живых организмах.

2. Исследовать связь между состоянием свободно-радикального окисления в живых организмах и изменением их хемилюминесценции.

3. Изучить комплексное ингаляционное воздействие ацетона, соляной кислоты и едкого натрия на реакции свободно-радикального окисления и морфологические процессы в живых организмах в условиях негативной экологической ситуации гальванического производства, где в технологических процессах одновременно участвуют данные экотоксиканты.

4. Выявить возможность и эффективность замены традиционных методов обследования работников гальванического производства на предлагаемый метод хемилюминесценции биоматериалов, параллельно проводя анализ морфологических изменений в живых организмах.

5. Обосновать эколого-экономическую эффективность использования метода оценки экологической опасности гальванического производства и здоровья персонала с помощью хемилюминесцентных процессов и анализа морфологических изменений в живых организмах.

6. Разработать и обосновать комплекс мер по раннему выявлению, профилактике и коррекции негативных изменений в экологическом состоянии гальванического производства, выявленных методом хемилюминесценции с

целью улучшения экологической обстановки на данном производстве и здоровья работников цеха.

Объект и методы исследований. Объектом исследования является экологическая ситуация и состояние здоровья персонала гальванического производства ОАО УМПО. Методика исследований основана на анализе хемилюминесценции биологического материала, а также на анализе морфологических изменений ряда органов живых организмов.

Научная новизна работы.

1. Выявлена зависимость между состоянием свободно-радикального окисления, морфологическими изменениями в биологическом материале и экологической ситуацией на гальваническом производстве.

2. Установлено, что ранним признаком реакции организма и, соответственно, окружающей среды на негативное воздействие ацетона, соляной кислоты и едкого натрия, является изменение хемилюминесценции биологического материала, особенно при одновременном воздействии экотоксикантов. Например, светосумма люминол зависимой спонтанной хемилюминесценции крови при раздельном действии экотоксикантов в среднем возросла в 1,8 раза, а при комплексном воздействии — в 4,3 раза по отношению к норме. Исходя из этого, сделан вывод о возможности использования процессов хемилюминесценции и анализа морфологических изменений в живых организмах в качестве метода экологического мониторинга гальванического производства.

3. Установлено раннее изменение процессов свободно-радикального окисления живых организмов, подвергнутых ингаляционному воздействию паров ацетона, соляной кислоты и едкого натрия в пороговых концентрациях. Установлен параллелизм между состоянием свободно-радикального окисления в биологическом материале и характером хемилюминесценции гомогенатов органов, крови при действии ацетона, соляной кислоты и едкого натрия. Выявлена разница в изменении свободно-радикального окисления в различных органах, особенно при комплексном воздействии экотоксикантов. Так, например,

у гомогената печени после отравления ацетоном средняя светосумма хемилюминесценции составила 47,65, после отравления HCL - 48,93, после отравления NaOH - 41,82, а при совместном воздействии - 66,47.

Практическая ценность работы. Выяснение механизмов совместного негативного действия паров ацетона, соляной кислоты и едкого натрия, связанных с влиянием на процессы свободно-радикального окисления в различных биологических материалах, используя метод хемилюминесценции в зависимости от экологической ситуации на гальваническом производстве, позволит разработать и внедрить комплекс мероприятий:

1. Выявление и оценка ранних стадий негативных процессов в экологическом состоянии гальванического производства с помощью анализа изменений свободно-радикального окисления в живых организмах методом хемилюминесценции. Это позволит значительно упростить и удешевить процесс экологического мониторинга на данном производстве.

2. Раннее выявление нарушений в здоровье персонала гальванического производства и причин снижения его работоспособности с использованием хемилюминесцентных способов анализа. Это даёт возможность предотвращать эти нарушения, а не бороться с их последствиями.

3. Замена традиционного метода осмотра персонала на предлагаемый метод, который основан на хемилюминесцентных процессах. Это позволит объединению ежегодно экономить 1050600 рублей, а потери рабочего времени при этом уменьшатся на 60-70 %.

4. Применение средств профилактики и коррекции свободно-радикального окисления у персонала гальванического производства под контролем исследования хемилюминесценцией. А это реальная возможность значительно сократить расходы по оплате больничных листов и получить чистый дисконтированный доход в размере 4435087 рублей со сроком окупаемости в 1 год.

Реализация результатов работы. Результаты работы по использованию метода хемилюминесценции в качестве способа оценки экологической

опасности гальванического производства, а также по замене традиционного способа осмотра персонала на метод хемилюминесценции переданы руководству ОАО УМПО для принятия решения по их реализации в масштабах объединения.

Рекомендации по профилактике и коррекции свободно-радикального окисления у персонала гальванического производства с целью уменьшения заболеваемости и увеличения работоспособности переданы цеховым терапевтам.

Результаты, полученные в диссертационной работе, опробованы в рамках Башкирского Консорциума Образовательных Учреждений на базе ГОУ ВПО Уфимского государственного нефтяного технического университета на кафедре экономики и управления на предприятии нефтяной и газовой промышленности по программе 06.11.11.00.00 «Производственный менеджмент», где защищена дипломная работа на тему: «Оценка эффективности мероприятий по уменьшению негативных воздействий вредных производств ОАО УМПО».

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на следующих конференциях: на 71 итоговой Республиканской научной конференции студентов и молодых учёных с международным участием, Уфа, 2006; на международной научной конференции по патофизиологии животных, Санкт-Петербург, 2006; на третьей конференции по учебно-методической, воспитательной, научно-практической работе академии, Москва, МГАВМ им. Скрябина, 2006.

Публикации. Основные научные положения, выводы и разработки диссертации изложены в 8 научных статьях, из них 4 в центральной печати.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 132 страницах; состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, 4 глав собственных исследований и выводов. Работа иллюстрирована 40 рисунками, 9 таблицами. Список литературы включает 193 работы: 112 отечественных и 81 - зарубежных авторов.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цель и задачи исследования, выявлены научная новизна и практическая значимость

работы, описано внедрение результатов исследований, структура и объем диссертации.

В первой главе диссертационной работы проведен аналитический обзор литературных данных. Произведён анализ структуры вредных производств ОАО УМПО, в результате которого обнаружено, что самым опасным для окружающей среды и здоровья работников объединения является гальваническое производство.

В литературе в последнее время сформировалось мнение, что ориентация в экологических мероприятиях главным образом на очистку выбросов и сбросов бесперспективна и приводит к ряду негативных последствий.

Намного перспективнее и выгоднее решать эту проблему с точки зрения экологизации технологических процессов, т.е. снижения удельных объемов использования в технологических циклах вредных веществ, сбросов и выбросов экотоксикантов.

Рассмотрены характеристика гальванического производства и пути проникновения вредных веществ в окружающую среду. Большинство операций сопровождается промывкой. Это водоемкий процесс: при обработке 1 м2 поверхности по прямоточной схеме без ванны улавливания требуется до 2000 л воды. К тому же вода, используемая в гальванопроизводстве должна быть достаточно чистой.

Далее приведена характеристика ацетона, едкого натра и соляной кислоты как комплексных экотоксикантов, используемых на гальваническом производстве ОАО УМПО. Также приведены их физико-химические свойства, из которых видно, что данные вещества являются загрязнителями окружающей среды.

В данном случае инженерно-экологический мониторинг должен быть основан на комплексе знаний и достижений различных наук. Структура и состав инженерно-экологического мониторинга определяются целями и задачами его проведения: наблюдение за состоянием окружающей среды, его прогноз и

оценка, определение степени антропогенного воздействия на окружающую среду, выявление факторов и степени их воздействия на организм человека.

Существующие на гальваническом производстве инструментальные (аналитические) методы контроля и оценки экологической опасности не отвечают всем предъявляемым к ним требованиям. Так, использование газоанализаторов требует специального лабораторного помещения, дорогостоящих реагентов, обученного персонала. При этом данный способ оценки имеет низкую чувствительность и даёт представление только об отдельных загрязнителях, не информируя об экологической опасности в целом. Химическая дозометрия имеет большую погрешность измерений и не даёт полного представления об экологической обстановке.

Далее описывается поведение свободных радикалов в норме и при патологии, их влияние на физико-химические свойства различных биологических объектов. Рассмотрены методы исследования свободно-радикального окисления и показано, что самьм оптимальным является метод исследования хемилюминесценции, который отвечает всем требованиям, предъявляемым к экспресс-способам анализа: техника регистрации свечения проста, занимает не более 10-20 минут, полностью безопасна и не обременительна, отсутствуют длительные и трудоемкие процедуры приготовления объекта к анализу, которые могут внести изменения в исследуемый материал, не требуется специальных лабораторных условий, может выполняться без отрыва от производства.

Изучены механизмы хемилюминесценции, которые зависят от интенсивности свечения, пропорциональной скорости рекомбинации свободных радикалов. Однако, исследуя лишь показатель интенсивности спонтанного излучения, невозможно судить о причинах, вызвавших изменение скорости свободно-радикального окисления. Для решения этой задачи самыми перспективными механизмами искусственного инициирования свободно-радикальных реакций являются методы с использованием люминола и ионов двухвалентного железа, с последующим анализом индуцированной

хемилюминесценции.

Также рассмотрено влияние гепатотропных ядов на свободно-радикальное окисление и показано, что отравление гепатотропными ядами ускоряет процессы свободно-радикального окисления и может служить экспериментальной моделью патологического процесса, протекающего с нарушением свободно-радикального окисления.

Таким образом, из аналитического обзора литературных данных видно, что изучение состояния процессов свободно-радикального окисления при действии негативных факторов внешней среды, разработка экспресс-способов экологического мониторинга с применением метода регистрации хемилюминесценции биологических объектов представляет несомненный научно-практический интерес.

Вторая глава посвящена описанию методик экспериментальных исследований.

Экспериментальная часть работы с использованием метода хемилюминесценции была выполнена в Центральной научно-исследовательской лаборатории Башкирского государственного медицинского университета под руководством профессора Фархутдинова Р. Р. Опыты проводили на 30 белых беспородных крысах. Для этого были подобраны клинически здоровые, упитанные крысы в возрасте 8-9 месяцев, массой 270±20 г. Опытных животных содержали на одинаковых рационах, в обычных условиях вивария. Животные были разделены на 5 групп по 6 крыс: первая группа - контрольные животные, не подвергавшиеся экспериментальному воздействию. Вторая группа - животные, получавшие в течение 30 дней перорально ацетон. Третья группа получала пары едкого натрия. Четвертая группа - животные, получавшие в течение 30 дней перорально соляную кислоту. Пятая группа одновременно получала пары трёх загрязнителей.

Таблица 1

Характер экспериментальных исследований

Серия опытов Характер экспериментов Количество животных

1-я серия Контрольная 6

2-я серия Ингаляция парами ацетона 6

3-я серия Ингаляция парами едкого натрия 6

4-я серия Ингаляция парами соляной кислоты 6

5-я серия Комплексная ингаляция 6

ИТОГО 30

Предварительно животные в течение 3-х дней адаптировались к затравочным камерам. Объем затравочных камер составлял 160 л, подача воздуха 20 л/мин.

Контрольные животные находились в камерах, в которые подавался чистый воздух. Животные забивались на 30 сутки в соответствии с правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных и методическими рекомендациями по выведению животных из эксперимента и эвтаназии.

Плазму готовили, используя в качестве антикоагулянта гепарин (100 ед./мл крови). Форменные элементы осаждали центрифугированием. Полученную гепаринизированную кровь и плазму хранили при температуре +4*С не более 8 часов. Перед измерением свечения 0,5 мл плазмы разводили в 18,5 мл солевого раствора следующего содержания: 20мМ КН2РО4, 105 мМ KCL, рН-7,45. Свечение индуцировали добавлением 1мл FeS04-7H2O, оптимальная концентрация которого составила 2,5 мМ в среде инкубации.

Из печени, почек, мозга и легких экспериментальных животных на холоду

готовили гомогенаты в буферном растворе следующего состава: KCL - 105 мМ, КН2РО4 - 20 мМ; pH доводился до 7,45 ед. КОН.

Исследовали хемилюминесценцию гомогенатов органов, индуцированную добавлением солей двухвалентного железа - FeS04 -7Н20 - 1мл 50мМ раствора (84 - 93). Во время записи свечения регистрировались величина спонтанного свечения, интенсивность быстрой вспышки в момент добавления инициатора, длительность латентного периода, крутизна нарастания медленной вспышки, максимальная интенсивность свечения. Интегральным показателем состояния перекисного окисления липидов служила светосумма железо индуцированной хемилюминесценции пробы за 5 мин. измерения.

Люминол зависимую хемилюминесценцию изучали в цельной крови. Люминол (м.в. 177) готовили на диметил сульфоксиде (DMSO) из расчета 10"2М (на 10 мл DMSO 17,7 мг люминола) и хранили в холодильнике при 4° С.

Свечение измеряли на хемилюминомере XJIM-3, проверку стабильности работы прибора и пересчет результатов измерений проводили относительно эталона свечения (СФХМ-1, ГОСТ 9411-81), имеющего интенсивность излучения 5 х 105 квант/с, принятую для удобства за 1 относительную единицу.

Полученные результаты обработаны на ЭВМ с помощью специального пакета программы вариационной статистики. Использовался критерий Фишера -Стюдента. За достоверность различий принимались значения Р < 0,05, т.е. вероятность различий составляет 95% и более.

Анализ морфологических изменений в живых организмах проводился в лаборатории кафедры гистологии, цитологии и эмбриологии Башкирского государственного медицинского университета под руководством профессора Каюмова Ф.А.

Для морфологических исследований брали внутренние органы тех же самых белых крыс (см. таблицу 1). Данные органы фиксировали в растворе 12-процентного нейтрального формалина и обрабатывали по существующим методам. Гистологическому и гистохимическому исследованию подвергали тимус, яичники, надпочечники, поджелудочную железу и селезенку. Взятые

кусочки после соответствующей проводки окрашивали гематоксилин-эозином для выявления морфологических изменений. Гистохимическими методами исследовали гликоген (ШИК-реакция) и кислые гликозаминогликаны (метод Хейла).

После необходимой гистологической проводки из кусочков органов размерами 0,5 х 0,5 см изготовили срезы толщиной 7 мкм и их окрашивали гематоксилин-эозином. Всего приготовили 320 микропрепаратов.

Гистохимическую реакцию органов наблюдали под световым микроскопом при увеличении от 200 до 400 и оценивали по 4 бальной системе: неактивная, слабая, умеренная и высокая.

Полученные материалы документировали, фотографировали на микроскопе при окуляре 10 и объективе 40 с применением фотонасадки и фотопленки марки «ФУДЖИ» чувствительностью 100 единиц.

Таким образом, во второй главе выбраны два наиболее оптимальных направления экспериментальных исследований для достижения цели и решения поставленных задач данной работы.

В третьей главе рассматриваются результаты собственных исследований экологической опасности на гальваническом производстве ОАО УМПО методом хемилюминесценции.

В ходе эксперимента были отмечены существенные изменения в процессах свободно-радикального окисления, выявляемые методом регистрации хемилюминесценции. В записи хемилюминесценции можно выделить спонтанное свечение, быструю вспышку в момент введения инициатора - солей железа и медленную вспышку.

4

1

I

1 V

ГЕ»С - ВЫХОД I Р - ПЕНЯТЬ | П - ПЯСЩДБ | Г - »ННЬТР I И - НИ*Н ГРЯН I в'- 6ЕРХН ГРИН I

Рис. 1. Зависимость железоиндуцированной хемилюминесценции легких контрольного животного от времени

Интенсивность свободно-радикального окисления определяется величиной светосуммы хемилюминесценции. По отношению к контрольной (первой) группе в исследуемых группах характер хемилюминесценции крови и гомогенатов органов существенно изменился. Возросла светосумма люминол-зависимой спонтанной хемилюминесценции крови при действии ацетона в 2 раза, соляной кислоты - в 1,8 раза, едкого натрия - в 1,6 раза, при комплексном воздействии - в 4,3 раза. В то же время снизилась величина стимулированной зимозаном хемилюминесценции крови при действии ацетона в 1,9 раз, соляной кислоты - в 2 раза, едкого натрия - в 1,4 раза, у пятой группы - в 2,5. Это свидетельствует о том, что указанные экотоксиканты вызывают усиление свободно-радикального окисления. Ацетон вызвал увеличение светосуммы хемилюминесценции плазмы крови в 2 раза, соляная кислота - в 2,5 раза, едкий натрий в -1,5 раза, при совместном действии - 3,7 (табл. 2).

Эти изменения носят неспецифический характер и, скорее всего, отражают ранние изменения реактивности организма и окружающей среды в целом. Активация свободно-радикальных процессов на ранних стадиях носит защитно-приспособительный характер и направлена на ускоренное разрушение поступающих экотоксикантов.

Проведенные исследования показали, что при воздействии паров ацетона,

соляной кислоты и едкого натрия в концентрациях, близких к пороговой, имеются явные негативные изменения в живых организмах, особенно при комплексном воздействии экотоксикантов. Соответственно, и в экологическом состоянии гальванического производства также происходят негативные изменения. Это подтверждают существенные изменения процессов свободно-радикального окисления, которые сопровождаются усилением хемилюминесценции гомогенатов органов и плазмы крови (рис. 2).

Перед началом эксперимента было определено, будет ли использование метода хемилюминесценции экономически эффективным. Для этого произведены эколого-экономические расчёты с использованием программы Micrsoft Excel. Расчёты показали, что использование метода хемилюминесценции позволит объединению ежегодно экономить 1050600 рублей. Таким образом, мы выяснили, что метод хемилюминесценции является экономически выгодным методом анализа.

Рис. 2. Зависимость люминолзависимой хемилюминесценции крови, индуцированной зимозаном при: 1 - отравлении ацетоном; 2 - отравлении соляной кислотой; 3 - воздействии едкого натрия; 4 - комплексном воздействии, от времени

Таблица 2

Светосумма хемюпоминесценции плазмы крови, индуцированной ионами железа и люминол зависимой хемюпоминесценции цельной крови спонтанной и стимулированной добавлением зимозана в норме и при отравлении.

№ КРОВЬ

ПЛАЗМА Спонтанная хемилюминесценция Стимулированная хемилюминесценция

1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5

1 5,6 12,3 13,5 8,3 17,2 3,2 6,6 5,3 5,2 12,6 32,6 18,3 16,7 28,2 11,3

2 5,8 9,3 14,6 7,9 16,8 3,8 8,1 5,8 4,8 13,2 34,9 24,2 17,3 29,4 11,9

3 6,1 11,8 16,7 8,8 17,9 4,1 7,4 6,7 5,1 16,3 41,1 21,1 18,9 30,1 12,1

4 4,9 10,9 14,9 9,1 18,3 3,6 9,3 7,9 6,8 13,1 39,3 17,3 15,4 26,5 11,9

5 5,2 12,8 17,3 7,6 18,1 3,4 8,5 6,1 7,3 13,0 36,2 16,4 18,1 22,6 11,7

б 5,4 10,9 15,3 8,4 18,4 4,1 6,9 8,2 6,2 16,3 37,7 18,9 17,5 20,9 11,8

М 5,5 11,3 15,3 8,3 18,1 3,7 7,8 6,6 5,9 13,2 36,9 19,3 17,3 26,2 11,6

м 0,3 1,1 1,2 0,5 2,1 0,3 0,9 0,9 0,8 1,2 2,8 2,6 1,1 3,4 4,1

Кроме того, комплексное воздействие загрязнителей имеет ярко выраженный синергический эффект, что ещё более обостряет экологические проблемы на гальваническом производстве.

Таким образом, метод хемшпоминесценции при оценке экологического состояния гальванического производства показал себя как вполне корректный, удобный в использовании, экономически эффективный и достаточно дешёвый способ экологического мониторинга.

В четвертой главе изложены результаты оценки возможности морфологического исследования экологической обстановки на гальваническом производстве ОАО УМПО.

Для изучения экологической опасности и вреда для здоровья работников гальванического производства были исследованы органы тех же самых животных (табл. 1).

В целом при интоксикации организма ацетоном определяется акцидентальная инволюция (разрушение главного органа кроветворения -тимуса). При воздействии ЫаОН также определяются определенные

гистологические изменения тимуса. У животных, отравляемых НС1, существенных изменений гистологических структур как в корковом, так и в мозговом веществе определить не удалось, У пятой группы животных определилась ярко выраженная акци дентальная инволюция, а также существенные изменения гистологических структур и в корковом, и в мозговом веществе.

[

Рис. 3. Корковое и мозговое вещество тимуса контрольной труппы животных. Окраска гемотоксилин-эсщн. (Микрофото. Ок. 10, об. 20.)

Рис. 4. А к ци дентальная инволюция тимоцитов в корковом веществе вилочковой железы при комплексной интоксикации. Окраска гемотоксилин-эозин.(Микрофото. Ок. 10, об. 40.)

Исследование яичников подопытных животных в качестве наиболее чувствительных органов па воздействие экотоксикантов показали, что при интоксикации ацетоном и едким натрием происходят негативные изменения в структуре органа. Использование НС1 не вызывает существенного изменения гистологических структур. Комплексное воздействие экотоксикантов вызвало патологические изменения в структуре органа.

Рис. 5. Растущий фоиликул яичника контрольной группы животных. Окраска [емотоксилин-эозин. (Микрофото. Ок. 10, об. 40.)

Рис. 6. Дегенеративные процессы растущей фолликулы в яичнике животных при комплексной интоксикации. Окраска гемотоксилин-эозин. (Микрофото. Ок. ] 0, об. 40.)

У подопытных животных надпочечники также подвергаются определенным изменениям, которые связаны с изменениями кровоснабжения, т.е. определяется реакция кровеносных сосудов, усиление выработки адреналина, как для реализации стрессовой реакции.

В поджелудочной железе животных, отравляемых ацетоном, по сравнению с контрольной группой, выявляются некоторые изменения в островковом аппарате. У пятой группы островковыЙ аппарат претерпел значительные изменения.

Можно сделать вывод, что наиболее чувствительным для организма является нарушение функции тимуса как органа кроветворения и иммунной защиты. Отмечаются все признаки изменения репродуктивной функции при стрессовой реакции.

Таким образом, исходя из анализа морфологических изменений в организме подопытных животных приходим к выводу, что существует явная

экологическая опасность как для окружающей среды, так и для здоровья работников гальванического производства. Метод исследования экологической ситуации на производстве с помощью анализа морфологических изменений показал себя достаточно объективным и корректным, из чего можно сделать вывод о возможности его использования в качестве метода экологического мониторинга.

ВЫВОДЫ

1. Предложен метод комплексной оценки экологической опасности гальванического производства. Метод основан на изменении интенсивности свободно-радикального окисления в живых организмах, которая определяется величиной светосуммы хемилюминесценции, а также на анализе морфологических изменений в живых организмах. Отмечено, что эти изменения носят неспецифический характер и отражают ранние реакции организма и окружающей среды на негативные воздействия экотоксикантов.

2. Установлено, что при ингаляционном воздействии паров ацетона, соляной кислоты и едкого натрия имеется прямая зависимость между нарушением свободно-радикального окисления и изменением хемилюминесценции биологического материала. Эти нарушения сочетаются с патоморфологическими, биохимическими изменениями в живых организмах, а комплексное воздействие данных экотоксикантов приводит к необратимым изменениям как в здоровье персонала цеха, так и в экологической обстановке гальванического производства в целом.

3. Показано, что изменение процессов свободно-радикального окисления и хемилюминесценции живых организмов при совместном ингаляционном воздействии паров ацетона, соляной кислоты и едкого натрия, является признаком ухудшения экологической обстановки на гальваническом производстве ОАО УМПО. В начальных стадиях эти процессы могут носить обратимый характер. Предложенные метод хемилюминесценции и метод анализа морфологических изменений позволяют распознавать эти начальные стадии

негативных процессов.

4. Выявлено (с помощью анализа морфологических изменений), что экотоксиканты - ацетон и едкий натрий, а отчасти и соляная кислота - вызывают слабо выраженные деструктивные процессы прежде всего в тимусе. Морфологические исследования доказали, что комплексное ингаляционное воздействие данных загрязнителей вызывает ярко выраженные деструктивные процессы в тимусе, оказывает полиорганическое действие на развивающиеся половые клетки яичников, при этом определяется выраженная сосудистая реакция мозгового вещества надпочечников, указывающая на стрессовую ситуацию.

5. Изучена эколого-экономическая эффективность замены традиционного метода анализа здоровья работников гальванического производства ОАО УМПО на предлагаемый метод хемилюминесценции. Ежегодная экономия средств после введения метода хемилюминесценции составит 1050600 рублей. Показатель чистого дисконтированного дохода получился равным 4435087 рублей при сроке окупаемости в один год. Более того, анализ здоровья работников гальванического производства методом хемилюминесценции можно использовать как метод экологического мониторинга, что делает этот метод ещё более привлекательным.

6. Разработаны и обоснованы мероприятия по профилактике и устроению выявленных методом хемилюминесценции и подтверждённые анализом морфологических изменений негативных последствий для экологического состояния гальванического производства. Самым выгодным мероприятием оказался комплекс следующих мер: установка в цехах гальванического производства систем дополнительной вентиляции наряду с использованием работниками данного производства в своём рационе антиоксидантов природного и синтетического происхождения. Однако, переход на малоотходные технологии и уменьшение технологического влияния на окружающую среду остаются наиболее перспективными направлениями при решении проблем, связанных с экологической безопасностью гальванического производства.

Основное содержание диссертации опубликовано в 8 научных работах, из них № 2.3.4.8 опубликованы в изданиях, которые включены в перечень ведущих рецензируемых научных журналов, выпускаемых в Российской Федерации в соответствии с требованиями ВАК Минобразования и науки РФ:

1. Федосов A.B., Ураксеев М.А. Тепловизионные и пирометрические приборы для диагностики в технике//Инновации и перспективы сервиса: сб. науч. статей Междунар. науч-техн. конф., 23-24 ноября 2004 г.Уфа,2005. - С. 22 - 27.

2. Хабибуллин P.P., Федосов A.B. Теоретические и практические аспекты процесса люминол-зависимой хемилюминесценции в живых организмах // Башкирский химический журнал. - 2006. - Т. 13. № 2. - С. 106-107.

3. Федосов A.B., Хабибуллин P.P., Байматов Н.В. Свободно-радикальное окисление в организме //История науки и техники. - 2006.-№1. -С. 132-135.

4. Хабибуллин P.P., Федосов A.B., Байматов Н.В. Методы исследования свободно-радикального окисления // История науки и техники. - 2006. -№2. С. 104-106.

5. Фархутдинов P.P., Байматов В.Н., Федосов A.B. Исследование процессов свободно-радикального окисления при хроническом ингаляционном отравлении//Вопросы теоретической и практической медицины: материалы 71-й итоговой научной конференции студентов и молодых учёных с международным участием. - Уфа, 2006. - С.147-149.

6. Федосов A.B. Хемилюминесцентные свойства печени у крыс//Материалы международной научной конференции по патофизиологии животных. -Санкт-Петербург, 2006,- С.131 -i32.

7. Федосов A.B. Хемшпоминесценция печени у крыс после действия ксенобиотиков//Материалы третьей конференции по учебно-методической, воспитательной, научно-практической работе академии, часть 2. - Москва, МГАВМ им. Скрябина, 2006. - С.91 -93.

8. Хабибуллин P.P., Федосов A.B. Исследование антиокислительной активности некоторых гепатопротекторов. // История науки и техники. -2007.-№1.

Подписано в печать 15 01.07. Бумага офсетная. Формат 60x80 1/16. Гарнитура «Тайме». Печать трафаретная. Усл. печ. л. 1. Тираж 90. Заказ 7.

Типография Уфимского государственного нефтяного технического университета Адрес типографии' 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1.