Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Нано- и микроразмерные частицы атмосферных взвесей и их экологический эффект

ВАК РФ 03.02.08, Экология (по отраслям)

Автореферат диссертации по теме "Нано- и микроразмерные частицы атмосферных взвесей и их экологический эффект"

На правах рукописи

Голохваст Кирилл Сергеевич

НАНО- И МИКРОРАЗМЕРНЫЕ ЧАСТИЦЫ АТМОСФЕРНЫХ ВЗВЕСЕЙ И ИХ ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ (НА ПРИМЕРЕ ГОРОДОВ ЮГА ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА)

03.02.08 - Экология (биология)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

9 ОКТ 2014

Томск-2014

005553283

005553283

Работа выполнена в федеральном государственном автономном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Дальневосточный федеральный университет», на кафедре нефтегазового дела и нефтехимии Инженерной школы и на кафедре общей экологии Школы естественных наук.

Научный консультант: доктор биологических наук, профессор

Христофорова Надежна Константиновна

Официальные оппоненты:

Кочуров Борис Иванович, доктор географических наук, профессор, федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт географии Российской академии наук (г. Москва), отдел физической географин и проблем природопользования, ведущий научный сотрудник

Сенотрусова Светлана Валентиновна, доктор биологических наук, профессор, федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова» (г. Москва), кафедра мировой экономики и управления внешнеэкономической деятельностью факультета государственного управления, профессор

Счастливцев Евгений Леонидович, доктор технических наук, Кемеровский филиал федерального государственного бюджетного учреждения науки Института вычислительных технологий Сибирского отделения Российской академии наук (г. Кемерово), лаборатория моделирования геоэкологических систем, заведующий лабораторией

Ведущая организация:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт водных и экологических проблем Сибирского отделения Российской академии наук (г. Барнаул)

Защита состоится 22 октября 2014 года в 10-00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.267.10, созданного на базе федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего образования «Национальный исследовательский Томский государственный университет», по адресу: 634050, г. Томск, пр. Ленина, 36 (корпус НИИ ББ).

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке и на сайге федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего образования «Национальный исследовательский Томский государственный университет» www.tsu.ru.

Автореферат разослан « ЛР » сентября 2014 г.

Материалы по защите диссертации размещены на официальном сайте ТГУ:

Ученый секретарь диссертационного совета

Просекина Елена Юрьевна

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Загрязнение атмосферного воздуха является одним из ведущих факторов риска для здоровья населения. К настоящему времени установлена статистически достоверная зависимость от загрязнения атмосферного воздуха заболеваемостью бронхитом, пневмонией, эмфиземой легких, а также другими респираторными заболеваниями. Причем основным фактором в загрязнении являются взвешенные частицы (Skinner, 2007). Более того, за перенапряжением и срывом защитных функций и снижением адаптационных резервов организма человека следует развитие острых и хронических процессов (Луценко н др., 1992; Health Aspects..., 2004; APHE1S: Air Pollution..., 2005; Христофорова, Сснотрусова, 2005; Луценко, 2006; Skinner, 2007; Глушко, 2010).

Считается, что частицы воздушных взвесей с диаметром менее 10 мкм (они могут составлять 40-70% взвешенных частиц), легко проникающие в организм человека, наиболее опасны (DriscoU, Maurer, 1991; Кацнельсон и др., 1995; Дорн и др., 2008). Кроме того, взвешенные частицы сорбируют большое количество токсичных веществ, которые также попадают во внутреннюю среду организма.

Б конце прошлого века взвешенные частицы были включены в число загрязняющих вешеетв, рассматриваемых в рамках «Конвенции о трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния» Европейской экономической комиссией Организации Объединенных Наций (ЕЭК ООН), в число задач которой входит управление качеством атмосферного воздуха, регулирование и контроль выбросов загрязняющих веществ в атмосферу в Европе (Цыро, 2008).

В настоящее время в России и странах СНГ постоянный эколого-iигисничсский мониторинг техногенных (городских) взвесей осуществляется лишь в крупных городах (Москва, Санкт-Петербург, Минск). Отдельные работы исследователей, посвящены техногенно-загрязненным зонам (Аргучинцев, Аргучинцева, 1993; Бордон, 1998; Белан и др., 2007; Игнатснко и др., 2007; Янчснко, 2007; Макухин и др., 2009; Оболкин и др., 2009; Скворцов, Чудненко, 2010; Костарева, 2011; Удачин, 2012) и заповедникам (Кондратьев, 2002; Санина и др., 2003; Василсвич и др., 2011; Макухин, Потемкин, 2012).

Несмотря на то, что на сегодняшний день применяется целый ряд методов для исследования атмосферы (масс-снектромегрия, хемилюминесценция, инфракрасный бездисперсионный анализ, рентгеновские методы, голографический метод, сканирующая электронная микроскопия, оптическая диагностика, взвешивание на претензионных весах, дымометрия, цифровой анализ фото- и видеоизображений, математическое моделирование, ГИС-технологии и др.) (Иванов и др., 2002; Кривенцов и др., 2002; Ионисян, 2003; Голобокова, 2004; Петров, 2004; Адмаев, 2005; Хутурова, 2005; Цыдыпов, 2005; Белеико, 2006; Бразовский и др., 2006; Иванов и др., 2006; Смирнова, 2007; Столярчук, 2007; Бортников, 2008; Дубровская, 2008; Свириденко, 2008; Смирнов, 2008; Гильфанов, 2009; Полузктова, 2009; Amato et al., 2011; Голохваст и др., 2012), наблюдение ведется в основном за классом взвесей РМю (particulate matter) и наиболее значимыми тяжелыми металлами (Гинзбург, 2005; Безуглая, Смирнова, 2008; Безуглая и др., 2010), a nano- и микроразмерпые частицы в РФ отдельно не изучаются.

Как известно, наночастицы распространены повсеместно в космосе, атмосфере, гидросфере, горных породах, магмах (Богатиков, 2003; Филимонова и др., 2003; Аршинов, 2006; Трубецкой и др., 2006; Беседина, 2009), но токсикологические аспекты влияния нано-и микрочастиц атмосферных взвесей как экологического фактора на живые организмы также до енх пор остаются малоизученными (Skinner, 2007).

Актуальность данной работы определяется еще и тем, что на сегодняшний день отсутствуют систематические данные о составе атмосферных взвесей крупнейших городов

Дальнего Востока как региона с развитым атмосферным переносом в системе "материк-океан" и в условиях высокой насыщенности автомобильным транспортом.

Цель работы - изучить нано- и микрочастицы городских атмосферных взвесей и выявить потенциальную ответную реакцию живых организмов на их действие.

Для достижения цели предстояло решить следующие задачи:

1. Выявить закономерности распределения, размерные и качественные характеристики нано- и микрочастиц, взвешенных в атмосферном воздухе крупнейших городов Дальнего Востока: Владивостока, Хабаровска, Биробиджана, Благовещенска, Уссурийска и государственного заповедника Бастак;

2. Сформировать понятие о нано- и микрочастицах атмосферной взвеси как экологическом факторе, имеющем большое значение для пойкилотермных организмов;

3. Исследовать физико-химические свойства нано- и микрочастиц атмосферных взвесей, обусловливающих экологические эффекты;

4. Создать экспериментальную модель для изучения влияния частиц минералов, являющихся типичными компонентами атмосферных взвесей, на живые организмы;

5. Изучить с помощью экспериментальной модели токсичность нано- и микрочастиц взвесей для животных;

6. Исследовать ответную реакцию системы местного иммунитета дыхательных путей животных с помощью экспериментальной модели при ингаляционном введении.

Научная новизна. Впервые изучены закономерности распределения частиц атмосферных взвесей и оценен их экологический эффект для крупных городов Дальнего Востока.

В атмосферных взвесях городов выделены и описаны самые опасные формы частиц -наночастицы, являющиеся важнейшим экологическим фактором для здоровья населения. Это является фундаментальной основой для разработки стратегии экологической безопасности современных городов и мегаполисов.

Создана экспериментальная модель для оценю! биологического действия основных компонентов атмосферных взвесей на естественные мишени - органы, ткани и клетки животных. Выявлено, что частицы, размером от I до 10 мкм при ингаляционном введении не проявляют токсических свойств, в то же время частицы размером от 0,1 до 1 мкм демонстрируют ярко выраженные токсические свойства при пероральном введении.

Предложена новая классификация частиц атмосферных взвесей, с выделением 7 размерных классов; ]) менее 1 .мкм, 2) от 1 до 10, 3) от 10 до 50, 4) от 50 до 100, 5) от 100 до 400, 6) от 400 до 700, 7) более 700 мкм.

Теоретическое и практическое значение работы. Выделен и изучен такой модульный фактор среды, как нано- и микрочастицы атмосферных взвесей, который ранее относился к понятию «взвешенные вещества», или «пыль» и не вычленялся из их общей массы.

Разработан комплексный подход с использованием современных методов для изучения и опенки атмосферных взвсссй территорий (положительное решение о выдаче патента по заявке №2012136703 от 27.08.2012).

Предложен способ приготовления стандартных образцов атмосферных взвесей, который позволяет моделировать атмосферные взвеси любой территории при наличии информации о естественном аналоге (свидетельство об утверждении ГСО №2391/1 от 26.12.2011 и положительное решение о выдаче патента по заявке №2012136705 от 27.08.2012).

Разработанные и внедренные автором в процессе выполнения диссертации 5 патентов РФ (№76566 - создание экспериментальной модели влияния взвесей на животное, №2372092 - способ измельчения цеолита для ингаляции, №2384324 - использование

минералов как адантогенов, №100263 - способ исследования атмосферных взвесей, №2419794 - способ определения антиоксидантной активности вещества) позволят ускорить и оптимизировать исследования в экологии, физиологии, гистологии и биохимии человека и животных.

Полученные результаты могут быть использованы при ведении сопиально-ги1Т1сш1чсского мониторинга атмосферного воздуха.

Показано, что микрочастицы взвешенных в атмосфере природных минералов могут проявлять иммуногенные свойства, являясь одним из природных стимуляторов иммунной системы.

Опубликованные материалы используются в учебном процессе и научных исследованиях в Дальневосточном федеральном университете и ряде академических и отраслевых НИИ Сибири и Дальнего Востока.

Основные положении, выносимые на защиту:

1. Нано- и микрочастицы городских атмосферных взвесей - новый экологический фактор среды, вызывающий различные ответные реакции организмов в зависимости от их физических, химических, гранулометрических и структурных свойств.

2. Атмосферные взвеси городов Дальнего Востока грануломстричсски состоят из 7 размерных классов, включая наночастицы (до 100 нм), а качественно - преимущественно из частиц природных минералов и горных пород, техногенной составляющей (сажа, металлы) и растительного детрита.

3. Частицы 1 и 2 размерного классов проявляют выраженные токсические свойства в независимости от типа минерала, а влияние на организм животных частиц 3-7 размерных классов зависит от природы минерала.

4. Комплексный подход к ранжированию урбанизированных территорий на основе исследования содержания и состава нано- и микрочастиц, взвешенных в их атмосфере, позволяет оценивать степень экологической опасности.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались и представлялись на IX Дальневосточной молодежной школе-конф. по актуальным проблемам химии и биологии (2005, Владивосток), XVI Национ. Конгр. по болезням органов дыхания (2006, Санкт-Петербург), II междунар. конф. «Стратегические вопросы мировой науки -2007» (2007, Днепропетровск), III съезде Фармакологов России «Фармакология -практическому здравоохранению» (2007, Санкт-Петербург), II м1ждунар. конф. «Наука та технологи: крок в майбугне - 2007» (2007, Дншропетровськ), XV Russia-Japan Symposium Medical Exchange (2007, Moscow), IV междунар. семинаре «Минералогия и жизнь: Происхождение биосферы и коэволюция минерального и биологического миров, биоминералогия» (2007, Сыктывкар), IX Тихоокеанской научно-практ. конф. студентов и молодых ученых с междунар. участием, посвященной 50-летию ВГМУ (2008, Владивосток), Объединенном Иммунологическом форуме (2008, Санкт-Петербург), Школс-конф. для молодых ученых «Методы культивирования клеток» (2008, Санкт-Петербург), Межрегион, научно-практ. конф. молодых ученых, посвященной 10-летию Научных центров ВСНЦ СО РАМН «Человек: Здоровье и экология» (2008, Иркутск), 1st Far-Eastern Intern. Symp. on Life Sciences (2008, Vladivostok), V съезде Общества биотехнологов России им. Ю.А. Овчинникова (2008, Москва), Первом Тихооксан. Сими, с междунар. участием «Живое и неживое. Вещественные и энсргстичсскис взаимодействия» (2008, Владивосток), X Тихооксан. научно-практ. конф. студентов и молодых ученых с междунар. участием (2009, Владивосток), X Междунар. Конгр. "Современные проблемы в аллергологии, иммунологии и иммунофармакологии" (2009, Казань), Научно-нракт. конф. с междунар. участием «Достижения клинической фармакологии в России и странах СНГ» (2009, Москва),

IV Всеросс. научно-практ. копф. «Фундаментальные аспекты компенсаторно-приспособительных процессов» (2009, Новосибирск), Вссросс. школс-конф. «Аутологичные стволовые клетки: экспериментальные и клинические исследования» (2009, Москва), IV Национ. Контр, терапевтов (2009, Москва), 11 Междунар. симп. «Экологические проблемы человека и животных» (2009, Новосибирск), 111 Евраз. Конгр. по медицинской физике (2010, Москва), III Архангельской междунар. медиц. науч. копф. (2010, Архангельск), Национ. конф. "Аллергология и клиническая иммунология - практическому здравоохранению" (2010, Москва), И Moscow Intern. Conf. «Molecular Phylogenetic» (2010, Москва), XXI Съезде физиол. общ. им. И.П. Павлова (2010, Калуга), V Верещагинской Междунар. Байкальской конф. (2010, Иркутск), 11 Конгр. Междунар. Общ. клинических фармакологов и фармацевтов стран СНГ (2010, Москва), Всероссийской науч. молодежной школы-конф. «Химия под знаком Сигма» (2010, Омск), Вссросс. конф. «Современные проблемы экологии» (2010, Тула), Всеросс. молодёжной науч. конф. «Фундаментальные и прикладные аспекты современной биологии» (2010, Томск), VII China-Russian Biomedical Forum (2010, Харбин), XV Междунар. конгр. «Экология и здоровье человека» (2010, Самара), IX Росс.-Герм, науч.-практ. конф. Форума им. Р. Коха и И.И. Мечникова (2010, Новосибирск), Всеросс. науч. конф. молодых ученых «Проблемы биомедицинской науки третьего тысячелетия» (2010, Санкт-Петербург), XVII Междун. симп. «Оптика атмосферы и океана. Физика атмосферы» (2011, Томск), IV Съезде врачей-пульмонологов Сибири и Дальнего Востока (2011, Благовещенск), Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Окружающая среда и здоровье населения» (Иркутск, 2011), VI-я Вссросс. научно-практ. конф. с междун. участ. «Экологические проблемы промышленных городов» (2013, Саратов), VI World Asthma, Allergy & COPD Forum (2013, London), XIX Междун. сими. «Оптика атмосферы и океана. Физика атмосферы» (2013, Барнаул), V Съезде врачей-пульмонологов Сибири и Дальнею Востока с междун. участ. (2013, Благовещенск), Объединенный Иммунологический Форум (2013, Нижний Новгород), Вссросс. конф. «Геохимия и минералогия геоэкосистем крупных городов» (2013, Санкт-Петербург), Междун. научно-иракт. конф. «Здоровье и качество жизни» (2013, Ангарск), International Conference "Nanosafety 2013" (2013, Saarbrücken).

Публикации. По материалам диссертации опубликованы 3 монографии, 60 статей в изданиях, рекомендованных ВАК, 5 патентов РФ и 2 положительных решения о выдаче патента.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 310 страницах. Содержит введение, обзор литературы, характеристику обследованных территорий, материалы и методы исследования, результаты и их обсуждение, выводы и приложение. Список использованной литературы включает 852 источника, в том числе 375 иностранных. Диссертация иллюстрирована 60 таблицами и 99 рисунками.

Благодарности. Автор выражает глубокую признательность научному консультанту, проф., д.б.н., заслуженному деятелю науки РФ и заслуженному работнику высшей школы РФ Надежде Константиновне Христофоровой за чуткое руководство и неусыпное внимание к настоящей работе.

Работа выполнена при поддержке Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере (программа У.М.Н.И.К.), Государственного Задания МОН РФ, грантов СО РАН ПСО-Ю №114, РФФИ 09-04-90781-моб ст, компании Zeiss, компании British Petroleum, Научного Фонда ДВФУ (12-04-13002-М-21 и 13-06-0018 м_а). Гранта президента РФ для кандидатов наук МК- 1547.2013.5.

Содержание работы

1 Природа nano- и микрочастиц атмосферных взвесей (обзор литературы)

Основными источниками природных атмосферных взвесей на нашей планете являются извержения вулканов, пылевые почвенные аэрозоли, смог и пыль лесных пожаров и торфяников, микрометеоритное воздействие (Берлянд, 1975; Безуглая, 1986; Богатиков, 2003; Мельчаков, 2007-2009; Юшкин и др., 2007; Kulmala et al., 2009, 2011; Глушко, 2010; Alonso-Pérez et al., 2012; и др.).

По степенн влияния на атмосферу выделяется несколько важнейших источников пылевых взвесей. Так, вулканы привносят в атмосферу твердого вещества массой около 40 млн т/год (Савенко, 1988, 1994). Серьезный вклад в состав взвесей вносят и продукты горения лесов (Макухин, Потемкин, 2006; Дубровская, 2008; Carvalho et al., 2011). Но первое место по вкладу в массу атмосферных взвесей, по современным воззрениям (Шевченко, 2006), занимают эрозионные почвенные процессы, включая выдувание пустынного грунта (Alonso-Pérez et al., 2012). На планете Земля к настоящему моменту описано около 4 400 видов минералов (Hazcn et al., 2008). Поверхностный слой литосферы, как известно, образован рыхлым слоем горных пород (кора выветривания), поэтому именно минералы, входящие в се состав, прежде всего, алюмосиликаты, в том числе минералы глин, полевые шпаты и цеолиты, а также оксиды кремния и ряда металлов являются одним из основных источников частиц атмосферных взвесей (Богатиков, 2003; Голохваст и др., 2011).

Оценки атмосферного переноса вещества и общей массы взвсссй, произведенные разными авторакш, расходятся в десятки и сотни раз, что связано с различием и несовершенством применяемых методик (Глазовский, 2006). Согласно одним акторам, в атмосфере Земли постоянно находится взвесь минералов массой около 20 млн т, согласно другим - 0,6-1,6 млрд т (Юнге, 1965; Гаррелс, Макензи, 1974; Лисицын, 1978; Богатиков, 2003). Рассчнтана и величина общего переноса атмосферного аэрозоля (5-10 млрд т в год ) (Глазовский, 2006).

По мнению некоторых исследователей (Давитая, 1971; Иванов, 2004; Миронова, 2005), колебания концентраций частиц атмосферных взвсссй могут воздействовать на всю биосферу, меняя климат на планете в целом. Так, увеличение содержания пыли в атмосфере можег вызвать потепление климата. Обусловлено это тремя эффектами; непосредственным нагревом воздуха пылинками, поглощающими коротковолновую радиацию, задержкой ими длинноволнового излучения (парниковый эффект) и усилением турбулентного перемешивания в приземном слое атмосферы (Давитая, 1971).

Несомненно, что на состав взвесей в атмосфере значительно влияют антропогенные источники. Выбросы некоторых крупных промышленных предприятий и предприятий теплоэнергетики современных городов происходят па высоте не более 180 м при наибольшей зоне влияния от 5 ло 7 км. Большинство предприятий имеют невысокие трубы, с зоной влияния от 0,5 до 3 км (Свипухов, 1997; Христофорова, 2005; Amato el al., 2011). Выбросы автотранспорта в современном городе могут составлять от 50 до 90% поступающих в атмосферу зшрязняюшнх веществ (Безуглая, 1986; Гриванов, 2002; Христофорова, 2005; Arhami ct al., 2009; Полуэктова, 2009).

2 Район работ. Материалы и методы исследования 2.1 Район рапот

Анализ состава атмосферных взвесей выполнен на примере крупных городов юга Дальнего Востока - Владивосток, Хабаровск, Благовещенск, Биробиджан, Уссурийск и государственного заповедника Бастак.

Владивосток* выбран в связи с особым расположением города на полуострове, далеко выступающем в морс. Это самый крупный в ДВФО город с населением более 620 тыс. чел. (2013), выраженным автотранспортным и небольшим промышленным прессом (рисунок 1).

Рисунок I - Карта-схема мест отбора проб снега на территории Владивостока: 1 -Первая речка,

2- Вторая речка,

3-Военное шоссе,

4-ДВГИ ДВО РАН,

5-ИБМ ДВО РАН,

6-площадь Луговая,

7-улица Вс. Сибирцева,

8-ул. Пушкинская,

9-п-ов Шкота,

10- Змеинка,

11-ТЭЦ-2,

12-Садгород,

13-поселок Емар.

На территории Владивостока находятся ТЭЦ-1, работающая на угле, ТЭЦ-2, работающая на жидком топливе, сосредоточены более 320 тыс. автомобилей (информация на 2011 г.). Характеристика мест отбора приведена в таблице 1.

Таблица 1 - Районы отбора проб в г. Владивостоке

Станции Описание мест отбора проб

1 Район "Первая речка". Крупный транспортный узел. Близость ТЭЦ-1, работающей на жидком топливе

2 Район "Вторая речка". Один из крупнейших транспортных узлов Владивостока

3 Военное шоссе. Крупный транспортный узел. Близость железнодорожной развязки

4 ДВГИ ДВО РАН. Экологически относительно благополучный район с отсутствием крупных транспортных развязок. Рядом располагается крупная котельная

5 ИБМ ДВО РАН. Экологически относительно благополучный район с отсутствием крупных предприятий и транспортных развязок. Близость железной дороги. Побережье моря

6 Площадь Луговая. Один из крупнейших транспортных узлов Владивостока

7 Улица Всеволода Сибирцева. Одна из самых высоких точек Владивостока

8 Улица Пушкинская. Близость автодороги

9 Полуостров Шкота. Крупный транспортный узел. Близость железной дороги и крупного морского порта

10 Район "Змеинка". Экологически относительно благополучный район с отсутствием крупных предприятий и транспортных развязок

11 ТЭЦ-2, работающая на твердом топливе

12 Район "Садгород". Пригородная зона

13 Поселок Емар Пригородная зона. Здесь находится Всероссийский детский центр "Океан"

Уссурийский залив

Японское море

ю

Амурский залив

Хабаровск выбран также как крупнейший город ДВФО. население более 590 тыс. чел. (2013 год). Расположен на правом берегу реки Амур на Среднеамурской низменности, вблизи границы с Китаем (около 65 км). Хабаровск — крупный узел на стыке водных, воздушных, железнодорожных и автомобильных коммуникаций. По объёму железнодорожных, речных и автоперевозок он занимает первое место в регионе. В городе есть четыре железнодорожных станции, узел автодорог, два аэропорта, речной порт (www.khabarovskadm.ru). На территории города имеется три крупных ТЭЦ. ряд предприятий химической и нефтяной промышленности, судостроительный завод и еще около 10 крупных предприятий с источниками пыления.

Рисунок 2 - Карта-схема мест отбора проб снега на территории г. Хабаровска (сганции отбора проб расшифрованы в таблице 2)

Таблица 2 - Районы отбора проб в г. Хабаровске

Станции Описание мест отбора проб

1 Парк «Динамо» находится в Центральном районе (ул. Карла Маркса, 62), расположен в зоне техногенного воздействия в «красном» квадрате, образованном пересечением четырех магистралей. Точка отбора в Парке выбрана в зоне с максимальной плотностью пешеходов

2 Находится в районе Хабаровского нефтеперерабатывающего завода (ул. Металлистов, 17)

3 Район Детского санатория «Амурский». Оказываемое техногенное воздействие на данную территорию минимальное, поскольку она удалена от действующих источников загрязнения, интенсивность автотранспортного движения в этом районе наименьшая

4 Район Железнодорожного вокзала по ул. Ухтомского

5 ТЭЦ-3, расположенная в пригороде Хабаровска

6 Парк «Динамо», в зоне «Покоя», с минимальной посещаемостью населением

Благовещенск выбран как крупный равнинный город с населением более 220 тыс. чел. На территории города имеется несколько сильных источников пыления: ТЭЦ. а также более 10 котельных и около 90 тысяч автомобилей (информация на 2011 г.). Благовещенск - административный центр Амурской области, расположен на юго-западе Зейско-Буреинской равнины, на левом берегу Амура, при впадении в него реки Зеи. Рельеф города в основном равнинный, на окраинах есть небольшие возвышенности.

Рисунок 3 - Карта-схема мест отбора проб снега на территории г. Благовещенска (станции отбора проб расшифрованы в таблице 3).

23

Таблица 3 Районы отбора проб в г. Благовещенске

Станции Описание мест отбора проб

I Район мебельной фабрики. Берег реки Амур. Рядом крупная автодорога

2 Район 1-й городской больницы. Лесопарковая зона

3 Район ТЭЦ, работающей на угле (1 точка)

4 3 микрорайон. Одна из самых высоких точек города

5 Поселок Чигири. Пригородная зона

6 2 микрорайон. Рядом автодорога

7 Район домостроительного комбината (ДСК). Промышленная зона

8 Перекресток улиц Б. Хмельницкого-Пролетарская. Крупная автотрасса

9 Район оптово-продовольственных складов (ОПС). Крупная автотрасса

10 ЖД вокзал. Крупный ж/а узел

1 1 Район ВДНХ. Крупная автотрасса

12 Перекресток улиц Горького-Партизанская. Крупная автотрасса

13 Перекресток улиц Партизанская-Ленина. Крупная автотрасса

14 Площадь Ленина. Берег реки Амур. Крупная автотрасса.

15 Район торгового центра "Mera". Крупная автотранспортная развязка.

16 Перекресток улиц Горького-Калинина. Крупная автотрасса.

17 2 микрорайон (около детского сада). Жилая застройка.

18 2 микрорайон (около областного роддома). Жилая застройка.

19 Район ТЭЦ. работающая на угле (2 точка).

20 Ул. Калинина. Крупное транспортное кольцо.

21 Ул. Театральная. Крупное транспортное кольцо.

22 Пост ГАИ на выезде из города. Крупная автотрасса.

23 Первомайский парк. Чистая лесопарковая зона.

24 Площадь Победы (ул. Краснофлотская).

25 Район КПП (около кожно-вснерологического диспансера )

Биробиджан - административный, экономический и культурный центр Еврейской автономной области (ЕАО). Относится к средним городам Дальнего Востока, имеет площадь 150 км2 и численность населения 77,7 тыс. чел. (2012 г.). В пределах города расположено около 100 стационарных источников загрязнения атмосферного воздуха: ТЭЦ, расположенная в центре города, несколько котельных и промышленных предприятий. В структуре выбросов на протяжении нескольких лет ведущее место принадлежит теплоэнергетике и автотранспорту. По территории Биробиджана проходит Транссибирская железнодорожная магистраль.

Таблица 4 - Районы отбора проб в г. Биробиджане

Станции Описание мест отбора проб

1 Расположена недалеко от железнодорожного переезда через Транссибирскую железнодорожную магистраль на поселок Кирпичики (позволяет учитывать влияние выбросов железнодорожного транспорта на жилую застройку).

2 Район кольцевой автомобильной дороги с сильным потоком автотранспорта, остановка «Радуга» (позволяет учитывать влияние выбросов автомобильного транспорта на жилой район города).

3 Санитарно-защитная зона Биробиджанской ТЭЦ, размером 500 м. около детского дошкольного учреждения № 44, которое удалено от ТЭЦ на 450 м (позволяет учитывать влияние организованных выбросов ТЭЦ на жилую застройку города).

4 Санитарно-защитная зона Биробиджанской ТЭЦ (переулок Ремонтный, д. 5), но в отличие от ст. 3, она учитывает влияние неорганизованных выбросов ТЭЦ на жилые районы города и удалена от главной трубы ТЭЦ на 500 м.

5 Лесопарковая зона в районе психиатрической больницы, на удалении от городской застройки и частного сектора.

Государственный природный заповедник «Бастак» выбран для сравнения с урбанизированными территориями. Это единственная особо охраняемая природная территория федерального значения в Еврейской автономной области. Южная граница находится на расстоянии 15 км от Биробиджана, здесь же проходят автомобильная дорога Москва-Владивосток и Транссибирская железнодорожная магистраль. С западной стороны заповедник граничит с территорией Бирского лесхоза, леса которого активно эксплуатируются.

Рисунок 5 - Карта-схема мест отбора проб снега на территории заповедника «Бастак» (станции отбора проб расшифрованы в тексте ниже)

Среди станций отбора наиболее экологически напряженной является станция, вблизи федеральной трассы Чита-Хабаровск (1) с наиболее активным движением автомобильного транспорта. Точки 2, 3, 4 располагаются недалеко от дороги Биробиджан-Кукан, которая используется достаточно редко и является менее экологически напряженной. Точка 5 находится в 300 м восточнее автотрассы Биробиджан-Кукан и не испытывает антропогенного воздействия со стороны автотрассы. Однако именно в точке отбора 5 обнаружено усыхание взрослых особей пихты белокорой.

Уссурийск выбран как второй по величине город в Приморском крас, находится в 112 км к северу от Владивостока, расположен в излучине реки Раздольная, при впадении в неё рек Раковка и Комаровка. В городе проживает более 160 тыс. чел. (2012) (\vww.adm-ussuriisk.ru). Уссурийск является центром легкой и пищевой промышленности. В городе высок удельный вес промышленных предприятий с устаревшим оборудованием, отсутствием очистных сооружений, значительным выбросом в окружающую среду различных техногенных отходов. Основные источники загрязнения воздуха на территории г. Уссурийска: городской и транзитный транспорт, теплоэнергетический комплекс и промышленные предприятия (www.adm-ussuriisk.ru/information/ekologiya/).

Рисунок 6 - Карта-схема мест отбора проб снега на территории г. Уссурийска (станции отбора проб расшифрованы в таблице 5).

Таблица 5 - Районы отбора проб и г. Уссурийске

Станция Расположение станции отбора

1 Юго-восточная часть города, микрорайон «Сахарный завод», трасса. Пробы отобраны на расстоянии 50 м от трассы в районе лесополосы.

2 Юго-восточная часть города, микрорайон «Сахарный завод», трасса. Крупные предприятия - ОАО «Приморский сахар», Уссурийский мясокомбинат. Пробы отобраны в 20 м от трассы.

3 Объездная трасса с подветренной стороны. 5 м от трасы

4 Объездная трасса - противоположная обочина. 5 м от трассы

5 Западная часть г. Уссурийска, промышленная зона - Уссурийский локомотиворемонтный завод, вагошю-рефрежераторное депо, железнодорожная станция «Уссурийск», железная дорога, автомобильная траса. Пробы отбирались рядом с жилым домом (проспект Блюхера, 38), рядом с автобусной остановкой. 5 м от дороги.

6 Западная часть г. Уссурийска. Рядом со станцией «5», но на противоположной стороне проспекта. Пробы отобраны в 5 м у дороги.

7 Южная окраина г. Уссурийска, с. Утсснос, лесополоса. Малый грузопоток, крупных промышленных предприятий нет. 20 м от проселочной дороги.

8 Центр г. Уссурийска, грузопоток 1560 авт./час, небольшие котельные, плотное размещение светофоров, транспортные пробки. 10 м от дороги.

9 Крупная котельная №5 УМУПТС, регулярно по железно-дорожным путям подходят составы с углем. Пробы отобраны за территорией предприятия с подветренной стороны.

10 Северный микрорайон города. Здесь расположены многочисленные оптовые базы, несколько небольших котельных, мощный 1рузоногок. 20 м от трассы.

2.2 Материалы и методы исследования Материалы. В экспериментальных исследованиях в качестве аналогов компонентов природных атмосферных взвесей использовались широко распространенные на территории Дальнего Востока горные породы - вулканические цсолитсодсржащие туфы, в том числе Вангинского и Куликовского (Амурская область), Ванчинского (Приморский край) и Лютогского месторождений (Сахалинская область). При определении токсичности наночастиц хорных пород и минералов в эксперименте использовались также Холинское, Шивертуйскос и Люлышскос месторождения туфов.

Все использованные в экспериментах цсолитсодсржащие туфы состояли из цеолитов (клиноитилолита, реже мордснита от 50 до 70%), глинистых минералов (преимущественно смектита - до 30%) и небольшой доли инертных примесей (кварц, полевой шпат, вулканическое стекло и др.). В качестве лабораторных животных использовались беспородные крысы (100-150 г) и мыши (18-20 г).

Анализ атмосферных взвесей. Пробы собирались либо как атмосферные осадки (снег), либо как пробы воздуха, прокачиваемые через пробоотборник.

Снег собирался в момент снегопада. Чтобы исключить вторичное загрязнение антропогенными аэрозолями, отбирался только верхний слой (5-10 см) только что выпавшего снега. Его помещали в стерильные контейнеры объемом 1 л. Через пару часов, после растаивания снега, из каждою образца, после взбалтывания, набирали 40 мл жидкости и анализировали на лазерном анализаторе частиц РгйвсЬ Апа1у5еНе 22 №поТес11 (Германия),

позволяющем и ходе одного измерения устанавливать распределение частиц по размерам, а также определять их форму.

Пробы воздуха методом прокачивания отбирались с помощью пробоотборника Derenda LSV 3.1 (Германия) с оголовниками РМ10, 4, 2,5 и 1 с фильтрами MGG (micro-glass fibre paper) диаметром 47 мм (Munktell) в тех же районах, где собирались и атмосферные осадки. Анализ образцов проводили на сканирующем микроскопе Hitachi S3400N (Япония) и JEOL JSM 6490LV (Япония). Минералогический анализ взвесей производили на микроскопах Zeiss Stemi DV4 и Zeiss Discovery V12 (Германия).

Экспериментальная модель для изучения влияния типичных представителей атмосферных взвесей на живые организмы. Изучение влияния атмосферных взвесей на живые организмы в эксперименте сопряжено с рядом методических трудностей, таких как невозможность получить достаточное количество сухого вещества взвеси для полноценных экологических исследований, а также изменения состава взвесей в течение года. Это потребовало создания экспериментальной модели, позволяющей минимизировать данные трудности.

Суть модели - подбор аналогов компонентов атмосферных взвесей и размеров частиц этих компонентов. В качестве аналогов компонентов природных атмосферных взвесей использовались минералы коры выветривания Дальнего Востока и Сибири: вулканические цеолитсодержащие туфы, вулканическое стекло, кварц и полевой шпат.

Для измельчения частиц минералов до размеров природных взвесей использовались ультразвуковой дезинтегратор Bandclin Sonopulsc 3400 (Италия) (до размеров 1-10 мкм) и планетарная мельница Fritch Pulverisette (Fritch, Германия) (до размеров от 100 нм до 1 мкм).

Физико-химическое исследование минералов. Изучение макро- и микроэлсмснтного состава минералов проводили методами атомно-абсорбционной снсктрофотомстрии (AAC), рсппсно-флуоресцснтного анализа с использованием синхротронного излучения (РФА-СИ) и нейтронно-активационного анализа (НАА). Методом инфракрасной спектроскопии (ИК) изучено распределение воды на поверхности и внутри минералов. Для выявления кислотных цсшров на поверхности минералов использовали ИК-снсктросконию с адсорбцией азота при 77 К. Микроструктурныс характеристики минералов изучат методом ртугной норомсгрии (и Институгс катализа им. Г.К. Борсскова СО РАН). Методом ядерно-магнитной резонансной (ЯМР) спектроскопии изучено содержание цеолитов в туфе (в Институге неорганической химии им. A.B. Николаева СО РАН).

Морфологический анализ частиц осуществляли на сканирующем микроскопе Hitachi S3400-N и JEOL JSM 6490LV (в Дальневосточном геологическом институгс ДВО РАН).

Определение электрокинетического потенциала (С-потенциал) минеральных частиц в электролите 0,9% NaCl проводили с использованием прибора ZetaSizer Nano ZS (Malvern, Великобритания) при температуре 25 "С, при фиксированном угле рассеяния 173° и длине волны лазера 633 нм (в Институте химии ДВО РАН).

Все опыты с животными проводили с соблюдением принципов гуманности, изложенных в директивах Европейского сообщества (86/609/ЕЕС) и Хельсинской декларации.

Оценка влияния частиц цеолитсодержащих туфов (1-10 мкм) на лабораторных животных при ингаляционном введении. В опыт брали 120 самцов беспородных крыс возрастом не старше 2,5 мес, массой 100-150 г. Перед выполнением работ всех животных содержали в одинаковых условиях. Не менее 10 дней перед началом эксперимента крысы получали полноценный пищевой рацион в соответствии с Правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных (1977). Контрольные животные находились при температуре + 20 ...+22 С.

Введение измельченных минералов (доза 100 мг/м3) животным производилось с помощью ультразвукового портативного ингалятора УП-0,25 "АРСА" в закрытой целлофаном клетке объемом 1 м3. Все животные были разделены на 6 групп по 20 особей: «К» - животные, не подвергавшиеся воздействиям, т.е. контрольные; «В» - животные, которым ингаляционно вводились цеолитсодержащие туфы Вангпнского месторождения, «Кул» - животные, которым вводились цеолитсодержащие туфы Куликовскою месторождения.

Воздействие частиц атмосферных взвесей на живые организмы изучалось по их влиянию на систему местного иммунитета, определение токсичности и иммуностимулирующего действия.

Для оценки влияния на систему местного иммунитета легких производили препарирование животных, забор материала, бронхоальвеоляриый смыв, окраску и приготовление мазков для световой микроскопии. Объектом исследования являлись макрофаги и лимфоциты как наиболее массово представленные клетки в бронхоальвеолярном лаваже (БАЛ). Жизнеспособность клеток выявляли витальной окраской трипановым синим. Подсчет клеток вели по стандартной методике в камере Горяева. Для светооптической морфометрии использовался микроскоп "Zeiss Observer Al" (Zeiss, Германия), для фотосъемки - "Axio Cam" (Zeiss, Германия).

Для определения токсичности частиц цсолитсодержаших туфов (1-10 мкм) туфов при ингаляционном введении у тех же интактных животных (беспородных крыс), которые использовались при изучении влияния частиц туфов на систему местного иммунитета дыхательных путей, забирался материал для получения полугонких срезов препаратов печени, почек, легких. Срезы окрашивались гематоксилином-эозином и мстилсновым синим.

Для определения токсичности цсолитсодсржащих туфов (0,1-1 мкм) при нероралыюм введении использованы неинбридные мыши самцы (масса 18-20 г). Они получали минералы с пищей в дозировке 3 - 5% от массы тела. Животных разделяли на 16 экспериментальных ipyiin по 8 особей в каждой, в том числе: "Контроль" - животные, которые не получали минералы; "Куликов-м", "Куликов-у", "Ку.тиков-н" - мыши, которые получали цеолитсодержащие туфы Куликовского месторождения после механической, ультразвуковой и планетарной обработок. "Вангии-м", "Вангин-у", "Вангин-н" - получали туфы Ваш ииското месторождения с аналогичной обработкой; "Люльин-м", "Люлыш-у", "Люлыш-н" - получали туфы Люльинского месторождения; "Шивертуй-м", "Шивер гуй-у", "Шивертуй-н" - туфы Шивсртуйского месторождения; "Холин-м", "Холин-у", "Холии-н" - мыши, которые получали Холинскис цеолитсодержащие туфы.

Для исследования механизмов иммуностимулирующего действия изучено влияние частиц цеолитсодержаших туфов (1-10 мкм) Лютогского месторождения на продукцию цигокинов in vilro но стандартному методу Де Груга с соавт. (De Groole et al., 1992). При исследовании спонтанного синтеза цигокинов чаешцы минералов добавляли в кровь интактных доноров (п~8) в конечной концентрации 5 и 50 мг/мл. Для изучения митогениндуцированной продукции цитокинов во все пробы вносили фитогемагглютинин (ФГА) в конечной концентрации 10 мкг/мл. Продукцию 1L-1P и 1L-10 оценивали через 24 ч инкубации, продукцию IFN-y — через 72 ч. Костимулирующсс влияние туфа изучали при его совместном действии с ФГА. Клетки инкубировали при 37°С в атмосфере 5% СО2, после чего отбирали супсрнатапты и определяли концентрацию цигокинов, которую измеряли методом твердофазного иммуноферментного анализа с использованием коммерческих тест-систем «Протеиновый контур» (IFN-y, IL-10) и «Цитокип» (11,-1(5).

3 Результаты и обсуждение

3.1 Качественный и количественный анализ взвеси атмосферных осадков

К настоящему времени методики исследования природных взвесей позволяют определять их химический (элементный) и гранулометрический составы, а также физико-химические свойства. Каждый из методов имеет свои преимущества и недостатки. Классификация взвешенных в атмосферном воздухе частиц только по размеру не учитывает состав и физико-химические характеристики компонентов. В свою очередь, только химический анализ взвесей может выявить наличие в них токсичных веществ, но не позволяет оценить размер и свойства частиц. Поэтому нами использован метод гранулометрического анализа атмосферных взвесей с последующим вещественным анализом.

Анализируя атмосферные взвеси города, мы разделили их по размерам частиц, согласно данным лазерного анализатора, на семь классов: 1) от 0,1 до 1 мкм (соответствует РМ1), 2) от 1 до 10 (соответствует РМ10), 3) от 10 до 50. 4) от 50 до 100, 5) от 100 до 400, 6) от 400 до 700, 7) более 700 мкм, что позволяет соотнести экологическую опасность и размерность. Наиболее опасными в данном случае считаются первые два класса, а к частицам средней опасности необходимо отнести третий размерный класс.

Второй важнейшей гранулометрической характеристикой частиц, с точки зрения экологической опасности, является их удельная поверхность. Согласно данным лазерного анализатора мы разделили частицы по величине удельной поверхности: 1) более 7000 ем"/см3 (наиболее опасный), от 1000 до 7000 и 3) менее 1000 см^/см"1 (наименее опасный).

С точки зрения качественного анализа, то компоненты атмосферных взвесей по результатам сканирующей электронной микроскопии с энергодисперсионным анализом и световой микроскопии можно разделить на высокотоксичные (ианочастицы металлов и горных пород), среднетоксичные (микрочастицы металлов, сажи, волокна) и малотоксичные (микрочастицы горных пород и минералов, органический детрит). Разделение на нано- и микрочастицы проводилось под сканирующем электронным микроскопом.

3.1.1 Владивосток

Результаты разделения частиц, обнаруженных в снеге, по размерным фракциям и их морфометрическим характеристикам приведены в таблицах 6 и 7.

Таблица 6 - Распределение частиц в снеге но размерным фракциям на станциях отбора проб _в г. Владивостоке_

Фракци я, 0. мкм, % Районы неблагоприятные Районы относительно неблагоприятные Районы относительно благоприятные

П-ов Шкот а Вторая речка Пл. Луго вая Ул. Пуш кип екая Змеи пка Пер в ая речка ДВГ И ДВО РАН ТЭЦ Воен нос шосс е ИБМ ДВО РАН Ул. Воло дарск ого Сад-город Пос. Емар

1 менее 1 0.2-0,3 6% 0.20,3 1%

2 1 - 10 6-15 100 % 3-4 1% 5-7 2% 5-10 34% 4-5 1% 5-10 5% 6-10 2%

4-5 5%

11родолжеиие таблицы 6

3 7-15 25% 8-15 33% 15-35 28% 20-30 18% 35-45 2% 25-35

10-50 30-40 63% 30-40 9% 40-55 4% 15-30 22% 30-40 7% 40-50 48% 10%

4 50-100 60-80 48% 50-60 3%

5 100-400 300400 100200 5% 200400 100400

10% 300400 4% 100 % 55% — ;

6 400-700 400700 67% 400700 60% 500700 48% 450700 50% 400700 45% 4001000 85% 300500 95%

7 более 700 8001000 2% 8001000 18% 8001000 36% 7001000 50% 6001000 3%

Как можно видеть, частицы с экологически опасным диаметром (6-15 мкм) выявлены на полуострове Шкота - 100% и в районе ДВГИ ДВО РАН (5-10 мкм) - 34%. Эти микрочастицы, скорее всего, являются продуктами выбросов ТЭЦ, использующей жидкое топливо, и транспортной нагрузки в первом случае, и котельной, работающей на угле, во втором.

В районах «Вторая речка» и «площадь Луговая» были выявлены, правда, в незначительных количествах, частицы с размером 200-300 нм и заметное количество (25% и 33% соответственно) потенциально опасных для здоровья микрочастиц (7-15 мкм), что обусловлено, по-видимому, автотранспортной нагрузкой.

На станции отбора проб, расположенной в районе ТЭЦ, работ ающей на угле, крупные частицы 6 и 7 размерных классов составляют 100%.

Наши результаты в целом соотносятся с данными литературы. Так, считается, что в атмосферных аэрозолях преобладают частицы размером менее 1 мкм (Глазовский, 2006). По данным Х.Е. Юнге (1965), доля частиц Айтксна, т.е. частиц размером менее 0,1 мкм, составляют не более 10-12%. По мнению других, до.]тя частиц размером менее 5 мкм составляет 95%, но по массе - всего 7% (Глазовский, 2006).

Более детальные физические характеристики частиц взвеси, обнаруженных в снеге, которые также получены с помощью лазерного анализатора, приведены в таблице 7.

Таблица 7 - Морфометрические параметры частиц взвеси, содержавшихся в снеге в разных

районах г. Владивостока

Районы неблагоприятные Районы относительно неблагоприятные Районы относительно благоприятные

Втор ая речка П-ов Шкот а Пло щадь Луги вам ДВГ И ДВО РАН Ул. Пуш кин екая Змеи нка Сад гор од ЦВМ двл РАН Пер вая реч ка Воен нос шосс е Нос Ема Р Ул. Воло дарск 010 ТЭ Ц

Средний арифмети ческий диаметр, мкм 16,83 8,68 69,61 25.03 365,9 4 519.0 4 727, 18 724,4 5 638, 45 285,0 5 398, 40 384,6 7 719. 33

Мода, мкм 21,92 8.35 69,29 39.70 514.3 6 596.7 0 864, 75 773,7 6 100 3.37 294,7 4 367, 84 477,5 5 931. 58

Продолжение таблицы 7

Медиана, мкм 21,47 8,64 65.73 20.06 481,9 5 569,8 1 837, 66 774,1 4 610, 23 282,7 5 378, 27 379.9 2 646, 88

Отклонен ие, мкм2 68,52 0,58 6571, 69 225,2 7 6140 9,98 9092 2,28 100 637, 5 5566 6,71 889 86,0 0 1816, 20 115 63,3 1755 5,62 353 86,8 1

Среднеква дратичное отклонени е. мкм 8,27 0,76 81,06 15,01 247,8 1 301,5 3 317, 234 235,9 3 298, 30 42,61 107, 53 132,4 9 188, 11

Коэффици ент отклонени я, % 49,18 8,83 116,4 5 59,94 67,71 58,09 43,6 25 32,56 46.7 2 14,95 26.9 91 34,44 26,1 5

Удельная поверхнос ть, см-.'см1 2031 3,61 6962, 86 4095, 93 3991, 41 1078, 62 884,4 8 850, 76 396.6 2 328, 11 215,2 1 201. 41 1 77,9 6 89,4 2

В целом стоит отметить невысокую удельную поверхность частиц, за исключением взвеси крупного транспортного узла - района «Вторая речка» (до 203 13,61 см"/см ).

Самый выраженный техногенный источник загрязнения атмосферного воздуха во Владивостоке - автотранспорт (рис. 7). На него приходится более 52% от суммарных выбросов в атмосферу (Христофорова, 2005).

Рисунок 7 - Электронная микрофотография частиц резины (а и б) из образца взвеси в районе Второй речки. Увеличение а) х 270 и б) х 160

К числу опасных относятся часто встречающиеся в воздухе Владивостока частицы, содержащие металлы - Ие, Сг, Хп, РЬ. Си, \У, (рисунок 8, таблица 8).

Таблица 8 Состав цинка

Элемент Спектр

Масс. % Атомн. %

С 23.22 53.25

О 8.21 14.14

А1 3.04 3.10

3.38 3.32

Си 0.90 0.39

Ъп 61.24 25.80

Сумма 100,00 100,00

Рисунок 8 - Микроснимок в отраженных электронах частицы Ъа на фильтре пробоотборника при сборе атмосферных взвесей на ул. Пушкинской. Нити серого цвета - волокна фильтра. Размер линейки - 1 0 мкм

Природные компоненты взвеси в воздухе Владивостока превалируют в долевом соотношении и состоят в основном из частиц минералов и горных пород, а также органического детрита (рис. 9).

Рисунок 9 - Электронная микрофотография частиц органического происхождения в пробах, собранных в районе Садгорода (а) и на п-ове Шкота (б). На рис. а) игла морского ежа Scaphechinus mirabilis. Увеличение а) х 170 и б) х 320

Если сравнить эти данные с результатами лазерной гранулометрии и сканирующей электронной микроскопии, то можно отмстить, что атмосферные взвеси Владивостока в целом отражают экологические и географические предпосылки к их составу - небольшое количество источников техногенных взвсссй и побережье моря как источника минеральной пыли (прежде всего, SiCb и галит).

При сравнении данных по составу атмосферных взвесей во Владивостоке, полученных в 2009-2012 гг. (Голохваст и др., 2011-2013), необходимо отметить для последних отборов преобладание на большинстве станций проб (9 из 12) достаточно крупных частиц пятого, шестого и седьмого размерных классов с низкой удельной поверхностью.

С учетом комплексных наблюдений за 1рануломсфическим и вещественным составом атмосферных взвесей Владивостока этот город в целом можно отнести к разряду экологически относительно благополучных городов.

3.1.2 Хабаровск-

Результаты разделения взвешенных частиц, обнаруженных в снеге, приведены в таблицах 9 и 10 по размерным фракциям и физико-техническим характеристикам. Отбор проб проводился по указанным точкам дважды: 23.12.2011 г. (станции с цифрой 1) и 25.12.2011 г. (станции с цифрой 2).

Как можно видеть, частицы с диаметром менее 10 мкм в заметных количествах встретились в нескольких местах: 1-3, 1-4, 2-1, 2-2 и 2-5. Наибольшее количество мелких частиц, взвешенных в атмосферном воздухе, выявлено в районе 2-1. В данных районах в воздухе содержаться самые опасные для здоровья человека фракттии, что, по-видимому, обусловлено повышенным потоком автотранспорта на ул. Карла Маркса и максимальным количеством пробок на дороге.

На станциях 1-1, 1-2, 1-3, 1-4, 1-5, 2-2, 2^1 и 2-5, отмечено довольно высокое содержание взвешенных частиц с размером от 10 до 50 мкм.

Таблица 9 Распределение частиц по размерным фракциям на станциях отбора проб снега в г. Хабаровске

Районы неблагоприятные Районы относительно неблагоприятные Районы относительно благоприятные

Фракц ия и 0, мкм 1-6 2-1 1-3 1-4 2-2 2-5 1-5 1-1 1-2 2-3 2-4 2-6

1 менее 1 0.01-0,03 1% 0,04-0,4 8% 0.20.3 2%

2 1 - К) 2-10 100 % 5-25 77% 4-8 18% 3-4 3% 3-4 8% 4-6 2% 3-4 2% 4-6 9% 5 1% 5-7 2%

8-10 28% 4-6 21% 7-10 5% 8-10 2% 8-10 3%

3 10-50 7-30 3% 10-30 38% 25-40 69% 9-20 28% 10-20 4% 10-20 10% 3-40 4% 10-25 5%

25-50 23% 30-50 44% 30-40 43% 25-35 18% 30-50 88% 20-30 15% 30-40 12%

40-50 25% 35-45 55%

4 50100 60-200 52% 60-90 22% 50-90 21%

5 100400 100200 18% 100200 16% 90200 14 %

250300 6%

6 400700 300-600 36% 500 1%

7 700 и более 600800 89 % 6001000 61% 500 900 86 %

Наиболее крупные частицы (до 1 мм) встречались в образцах со станций 1-6, 2-6 (Парк «Динамо»), 2-3 (Детский санаторий), 2-4 (Железнодорожный вокзал), свидетельствуя о них как наиболее благоприятных или неопасных для проживания районах.

Более детальные физические характеристики частиц взвеси, обнаруженных в снеге, приведены в таблице 10.

Таблица 10 - Морфометрические параметры частиц взвеси, содержащихся в снеге в разных

районах г. Хабаровска

Районы неблагоприятные Районы относительно неблагоприятные Районы относительно благоприятные

11араметры /район 2-1 2-5 1-3 1-4 2-2 1-2 1-1 2-3 1-5 2-4 1-6 2-6

Средний арифметическ ий диаметр, мкм 4,90 16,72 16,02 22,8 9 21,76 35,90 38,8 1 671,9 2 60,25 525, 50 776, 31 563, 74

Мода, мкм 4,96 30,62 11,66 41.2 0 28,42 32,97 42.7 6 666,9 9 44,38 803, 03 1003 ,37 619. 27

Медиана, мкм 4,62 11,47 12,35 15,6 5 26,93 32.88 41,3 6 689,3 4 47,74 749, 55 943, 33 619. 94

Отклонение, мкм2 3,81 125,8 9 75,99 231, 03 100,9 9 352,5 9 149, 67 1732 5,57 1739. 54 1382 24,4 X 8073 7,21 3702 0,20

Среднеквадрат ичное отклонение, мкм 1,95 11,22 8,71 15.2 0 10,04 18,77 12.2 3 131,6 3 41,70 371. 78 284. 14 192, 40

Коэффициент отклонения, % 39,85 67,11 54,41 66.3 9 46,16 52,29 31.5 1 19,59 69,22 70.7 4 36,6 0 34.1 3

Удельная поверхность, см2/см3 1442 1,33 6943, 23 4632, 21 443 0.55 4227. 02 2773, 28 226 7,1 2401, 31 1837. 48 813, 49 144. 29 154. 47

Наиболее мелкие частицы, обнаруженные на станции 2-1, обладают большой удельной поверхностью (до 14421,33 см2/см3) и могут сорбировать на себе токсичные вещества.

Под сканирующим электронным микроскопом видно, что в целом, взвеси Хабаровска представляют собой трудно определяемый техногенный мусор, содержащий сажевые сфсрулы, мсталлосодсржащие включения, растительный детрит и частицы горных пород и минералов (рисунок 10).

Рисунок 10 - Электронная микрофотография частицы конгломерата техногенного мусора, содержащего также сажевые включения и органический детрит, из пробы, собранной в районе Детского санатория (а), и сферические микрочастицы из сульфата стронция, в пробе из чистой зоны парка «Динамо» (б). Увеличение а) х 350 и б) х 1600

Полученные комплексные данные позволяют провести первичное эколого-гигиеническое районирование территорий г. Хабаровска, расположив их в порядке убывания опасности частиц атмосферных взвесей: 1 (транспортный квадрат в районе парка «Динамо»), 2 (нефтеперерабатывающий завод), 4 (железнодорожный вокзал), 5 (ТЭЦ-3), 3 (санаторий), 6 (парк «Динамо»).

Результаты анализов позволяют отнести Хабаровск к наиболее загрязненным крупным городам Дальнего Востока.

3.1.3. Благовещенск

Результаты разделения взвесей по размерным фракциям и физико-техническим характеристикам частиц взвесей, обнаруженных в снеге, приведены в таблицах 11 и 12.

Крайне опасная фракция частиц с диаметром от 10 до 120 нм встречается в районе ст. 21 (транспортное кольцо ул. Театральной) (Голохваст и др., 2012-2013). После обнаружения высокой концентрации наночастиц во взвеси с помощью лазерной гранулометрии мы предположили, что они представлены металлами или их оксидами - продуктами «пыления» гальванического цеха ОАО "Судостроительный завод им. Октябрьской революции".

С помощью сканирующего электронного микроскопа во вторичных электронах в пробе из района транспортного кольца ул. Театральной были визуализированы нано- и микрочастицы металлов, которые с помощью энергодисперсионного анализа были идентифицированы как Ре, Сг, Са (рисунок 11).

•Л-' Г

Рисунок I 1 — Полиметаллические нано- и микрочастицы, состоящие из Ре, Сг и Са, сорбированные на органическом детрите, из образца снега, собранного возле судостроительного завода. Сканирующая электронная микроскопия во вторичных электронах. Увеличение х1600

■ . • ; '

Э-3400Ы 15.0кУ 10.1шт х1.60к ВвЕЗО . ■

Отметим, что гальваническое производство, размещенное в населенном пункте, является источником поступления в атмосферу города наиболее опасной фракции металлов папочастиц.

В итоге, исходя из размерного и вещественного состава взвесей и их опасности для здоровья, в Благовещенске можно условно выделить три группы районов:

- неблагоприятные для проживания (г альваническое производство, крупные автотранспортные и железнодорожные узлы) - станции 3, 4, 7, 13, 19, 2 I;

- условно неблагоприятные для проживания (средние автотранспортные узлы, ТЭЦ) станции 5. 8. 9, 11, 12, 14, 16, 22, 24;

- условно благоприятные для проживания (пригородные и лесопарковые зоны) -станции 1, 2, 6, 10, 15, 17, 18, 20, 23, 25.

Таблица 11 - Распределение частиц по размерным фракциям на станциях отбора проб снега в г. Благовещенске

Районы неблагоприятные Районы относительно неблагоприятные Районы относительно благоприятные

0. мкм 19 21 8 • 11 12 16 22 24 2 6 18 20 23 | 25 |

Мснс е 1 0.1-0.2 9% 0.01-0.12 36%

1 - 10 6-10 100 % 6-10 5-10 1-5 3-4 1% 4-10 4-6 6-7 5-8 7-10 5-6 1% 4-6 4-5

14% 2»% 20% 5-8 10% 20% 3% 1% 3% 6% 7-10 3% 1% 1%

10-50 10-30 15-30 81% 10-20 20-30 25% 20-30 20-30 4% 20-30 10-15 5% 20-25 2%

20-35 80% 35-45 45% 30-40 32% 24% 56% 30-50 100 5% 10-20 82% 10-20 100% 20-30 100% 20-30 28% 20-25 2% 25-35 13% 20-30 4% 5% 10- 20 20-30 5% 35-45 7%

20-50 «0% 40-50 20% 40-50 26% 45-55 4% % 40-50 24% 30-40 9% 40-50 3% 40-50 3% 45-50 2%

50-100 70-100 27% 70-100 4% 50-80 6% 60-200 100 % 35-70 40% 70-100 10%

100-400 200-300 800-1000 200-300 200-300 100-200 45% 200-300 300-400 200-400 100-200 150-300 100-200 100- 200 100-200

6% 48% 19% 18% 250-300 22% 67% 18% 21% 4% 2%

400-700 400-500 3% 500-1000 100 % 350-500 10% 400-500 18% 500-600 10%

Более 700 600-1000 69% 500-1000 76% _ 500-1000 «1% 500-900 36% 500-1000 »1% 700-1000 78% 800-1000 69% 700-1000 72% 700-1000 76%

Таблица 12 - Морфометрические параметры частиц взвеси, содержавшихся в снеге в различных районах г. Благовещенск

Номер Средний Мода, мкм Медиана, мкм Отклонение, Среднеквадратичное Коэффициент Удельная

точки арифметический диаметр, мкм мкм2 отклонение, мкм отклонения, % поверхность, см2/см3

Районы неблагоприятные для проживания

3 8.47 8,35 8,41 0,58 0.76 9,05 7139,66

4 28,33 21,92 21.44 1488.53 38.58 136.17 3319,20

7 40,15 32,97 32.45 972.56 31,18 77,67 3417,07

13 31.26 35.52 33,75 298.16 17,26 55,23 6400.27

19 410,38 1003.37 24.89 222246.26 471.43 114.87 40469,63

21 13,07 16,29 7,41 214.29 14.63 111.97 564102.88

Районы относительно неблагоприятные для проживания

5 53,58 16,29 16.68 6013.22 77,54 144.70 3051.86

8 .58,04 14.04 15,17 6374,20 79.83 137.54 2905.78

9 99.11 112.27 105,12 3778.47 61.46 62,01 1272.33

11 39,71 39,70 39.46 22.48 4.741 11.93 1532.14

12 131,12 181,90 169,68 4699.89 68,55 52,28 945.34

14 62.37 13,03 13,24 11433,67 106.92 171,43 3850.85

16 12,20 12,56 12,16 1,22 1,10 9,06 4956,02

22 14,84 15,12 14.80 1,37 1,17 7.88 4065,99

24 569.18 773.76 741,33 114788,12 338.80 59.52 858.86

Районы относительно благоприятные для проживания

1 579,12 666,99 665,85 46444,01 215.50 37,21 220.44

2 742,49 718,40 738,83 5225,70 72,28 9,73 81.93

6 105.60 116,51 105,43 366.65 19,14 18,13 587,54

10 586.73 718,40 690,88 69768,93 264,13 45,01 686.42

15 288,83 596,70 205,50 63622.77 252.23 87,32 730.03

17 545.61 666,99 662,75 73357.93 270.847 49,64 855.74

18 836.36 1003,37 958,61 103091,82 321.07 38,39 733,84

20 750,16 1003,37 943,53 118530,19 344.28 45,89 582,82

23 716,60 1003.37 938.23 162870,18 403.57 56.31 778.18

25 759.62 1003.37 951,75 130489.95 361.23 47,55 523.12

Типичные атмосферные взвеси Благовещенска (район ТЭЦ) состоят из частиц минералов и горных порол с небольшой долей техногенных взвесей и детрита (рисунок 12).

Рисунок 12 - Минеральные алюмосиликагные микрочастицы из образца спега, собранного в районе ТЭЦ. Сканирующая электронная микроскопия во вторичных электронах. Увеличение х200

Таким образом, атмосферные взвеси Благовещенска также в целом отражают экологические и географические предпосылки к их составу - небольшое количество источников техногенных взвесей, берега двух крупных рек и равнинный рельеф с легко выветриваемым грунтом как источники минеральной пыли.

3.1.4. Уссурийск

Результаты разделения взвсссй по фракциям и морфометричсскис характеристики частиц, обнаруженных в снеге, приведены в таблицах 13 и 15.

Таблица 13 - Распределение частиц взвесей по размерным фракциям на станциях отбора

Районы неблагоприятные Районы относительно неблагоприятные Районы относите лъно благопри

Фракция. 0, мкм. % 6 3 10 4 9 8 2 I 5 7

1 менее 1 0,010,07 84% 0.150.5 8% 0.1-0,5 5% 0.2-0,3 2%

2 2-3 2-5 2-3 2-3 2-3 2-3 2-3

! 1-10 1% 7% 2% 2% 1% 1% 1%

5-7 3% 6-15 4-6 33% 1-20 3-50 5-10 15% 4-9 13% 4-8 7% 4-10 12% 4-6 4%

7-12 5% 40% 6-12 65% 66% 55%

3 20-30 20-50 10-20 10-30 20-35 10-25 20-35

10-50 5% 45% 80% 30% 10% 14% 26%

30-40 35-60 40-50 30-45

2% 14% 7% 12%

4 50 - 100 50-100 25% 1 70-120 7%

Продолжение таблицы 13

5 100-400 120-300 33% 100120 1%

300-450 6%

6 400-700 300-600 34% 300-600 20% 500800 65% 500900 54% 350- ( 450 14%

7 более 700 700-1000 2% 8001000 7% 5001000 55%

Как можно видеть, самые опасные частицы с диаметром от 10 до 70 нм (!) в преобладающем количестве (более 80%) найдены в районе 6, где находится Уссурийский локомогиво-ремонтный завод, вагонорефрижераторное депо, железнодорожные пути и автомобильная трасса.

Нами предложена гипотеза, что ими могут быть наночастицы металлов и их оксидов, как продукты «пыления» гальванического производства (по аналогии с ситуацией у судоремонтного завода в г. Благовещенске). Атомно-абсорбционный анализ показал присутствие в пробе Сг в количестве 0.001 мкг/мл, а масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой - на уровне 0,3 мкг/мл. Помимо хрома второй анализ выявил также наличие Бе в концентрации 10-12 мкг/л.

Чтобы подтвердить наличие этих элементов, была предпринята попытка выявить и верифицировать частицы металлов с помощью сканирующей электронной микроскопии (рисунок 13, таблица 14).

Таблица 14 - Состав двух микрочастиц железа различной морфологии по данным ЭДР-анализа

Элеме нт Спектр 1 Спектр 2

Масс. % Атомн. % Масс. % Атомн. %

О 7.11 20.52 24.20 50.44

А1 2.93 3.62

3.18 5.24 4.12 4.89

Ре 89.71 74.24 68.75 41.05

Сумма 100.00 100.00 100.00 100.00

ЗОметт ' Электронное изображение 1

Рисунок 13 - Обзорный микроснимок частиц взвесей в снеге, отобранном возле локомотиво-ремонтного завода, выполненный в отраженных электронах. Белые выделения - наиболее тяжелые, т.е. металлические частицы. Размер линейки - 30 мкм

Как свидетельствуют результаты таблицы 14, микрочастицы железа окислены. При этом бесформенные (ксеноморфные) частицы окислены значительно сильнее (спектр 2), чем сфероидальные (спектр 1).

Значимые количества «экологически опасных» частиц (менее 10 мкм (РМю)), взвешенных в атмосферном воздухе, выявлены в районах 3, 4, 9 и 10, что, очевидно, обусловлено повышенным потоком транспорта (районы 3 и 4) и близко находящимися котельными (районы 9 и 10).

Гранулометрический состав взвесей даже без качественного анализа полезен для оценки техногенной нагрузки на район. Представляется, что наиболее выразительным примером влияния выбросов котельных, является район 9, в гранулометрическом анализе взвесей которого выделяется три пика: сажа (от 3 до 50 мкм) - 55%, продукты неполного сгорания (от 50 до 100 мкм) - 25% и угольная пыль, сдуваемая из вагонов при транспортировке и выгрузке угля (300-600 мкм) - 20%.

Наиболее крупные частицы взвесей (до 1 мм) встречались в образцах из районов города, находящихся в отдалении от промышленных предприятий и дорог (район 7) и в лесной зоне (район 1).

Более детальные физические характеристики частиц взвеси, обнаруженных в снеге, приведены ниже (таблица 15).

Таблица 15 - Морфометрические параметры частиц взвеси, содержавшихся в снсгс из разных районов г. Уссурийска

Районы неблагоприятные Районы относительно неблагоприятные Районы относительно благоприятные

Параметры /район б 3 10 4 8 i 9 2 5 7

Средний арифметически и диаметр, мкм 2.06 15.43 7,48 146,99 15.60 519.4 1 120, 85 104, 67 386, 19 432, 22

Мода, мкм 0,031 30.62 8,99 427,28 11.66 642,6 9 495, 62 175, 28 666, 99 666, 99

Медиана, мкм 0,034 9.02 8.08 8.77 11.89 633.2 4 25,1 3 43.7 8 588, 89 599. 06

Отклонение, мкм2 29.05 155,9 5 5,84 42353, 05 83,06 8795 0,51 3580 3,62 1692 7,15 1048 35,4 8 9195 3,38

Срсднсквадрат ичное отклонение, мкм 5,39 12.49 2,41 205,79 9,11 296,5 6 189. 22 130, 10 323, 78 303. 24

Коэффициент отклонения, % 260.96 80,90 32,29 140.00 58,42 57.09 156. 56 124, 30 83,8 4 70.1 6

Удельная поверхность. см2/см3 171147 1,75 2416 7,38 9303,1 1 8331,5 5 5286.3 7 5554, 40 3264 .41 3324 .78 2346 .65 1436 .91

Как видно, частицы наиболее мелкого размера из района 6 (промзона) обладают' просто гигантской удельной площадью поверхности (до 1 711 471,75 см2/сма) и могут сорбировать на себе большое количество токсичных веществ. Стоит отметить также, что во всех районах г. Уссурийска не обнаружены фракции частицы с площадью поверхности менее 1000 см~/см\

Полученные комплексные данные позволяют провести первичное эколого-гигисничсскос районирование территорий г. Уссурийска, расположив их в порядке убывания опасности частиц атмосферных взвесей: 6 (промзона), 10 (северный микрорайон). 8 (центр

города), 9 (крупная котельная), 3 и 4 (объездная трасса), 2 (промзона), 5 (промзона), 1 (промзона) и 7 (фон).

Результаты позволяют отнести его к числу наиболее загрязненных городов Дальнего Востока.

3.1.5. Биробиджан и заповедник «Бастак»

Результаты разделения взвесей по фракциям и морфометричсскис характеристики частиц, обнаруженных в снеге, приведены в таблицах 16 и 17.

Таблица 16 — Распределение частиц по фракциям на станциях отбора проб снега _из разных районов в г. Биробиджане и заповеднике «Бастак»*_

Районы неблагоприя Iиые Районы относительно неблагоприятные относит ель| благоприят| ные

Фракция, 0, мкм, % 4Б 2Б ГЗ 1Б Г1 5Б Г4 Г2 Г5 ЗБ

1 менее 1 0,2-11,5 52 % 0,2-0,3 8%

2 1-10 5-8 48% 3-7 100% 7-10 2 % 4-8 25% 4-6 7 % 4 1 % 8-10 4% 5 1 % 5 1 %

5-8 5%

3 10-50 20-30 5% 10-30 75% 10-20 50 % 20-30 2 % 20-30 8 % 20-30 20% 18-20 1 %

30-40 43 % 30-40 43 %

30-40 5% 40-50 10% 30-35 4%

4 50-100 50-60 7% 70-90 20% 40-60 20% 50-80 25% 50-90 55 % |

70-90 8% 90-120 8%

5 100-400 100-150 35 % 100-200 8%

6 400-700 350-500 400-500 400-500 450-551 56% 40% 75% 7%

7 700 и более 600-800 { ? 65% 700-1000 22% 700-1000 14% 800-1001 93 %

"■примечания: станции в заповеднике обозначены литерой «Б», в городе литерой «Г».

Как можно видеть, частицы с диаметром менее 10 мкм в заметном количестве встречаются в районах 1Б, 2Б, 4Б, 5Б.

Наибольшее количество мелких частиц, взвешенных в атмосферном воздухе, выявлено в районах 2Б (3-7 мкм) и 4Б (0,2-0,5 и 5-8 мкм). Возникает вопрос об источнике

таких частиц в атмосфере государственного -заповедника при отсутствии техногенной нагрузки (кроме трассы Биробиджан - Кукан), притом, что почти 60% территории заповедника «Бастак» покрыто лесом.

Считается, что частицы взвесей размером менее 10 мкм чаще всего являются техногенными, однако единственный техногенный источник пыления - автотрасса Биробиджан - Кукан, используется достаточно редко.

Можно выдвинуть несколько рабочих версий для объяснения этого факта. Возможным источником нано- и микрочастиц размером до 10 мкм в атмосферных взвесях может являться бурение или взрыв горных пород. Такие работы действительно проводятся в районе строящегося горно-обогатительного комбината в поселке городского типа Известковый (около 100 км от заповедника к запалу). Возможным источником таких размерных форм могут быть также пыльные бури из пустынь Монголии и Китая.

На станциях отбора проб 1 Б, Г1, Г2 и Г5, расположенных вблизи автомобильной и железнодорожной трасс, отмечено довольно высокое содержание взвесей с размером от 10 до 50 мкм, которые, скорее всего, являются частицами сажи, асфальта и автомобильной резины.

Наиболее крупные частицы взвесей (до I мм) встречались в образцах из районов Г 3, Г 5, 3 Б, находящихся в относительно благополучной экологической зоне (санитарио-защитная зона ТЭЦ, загородная зона и внутри заповедника). Но в районе ГЗ выявлено также 8% частиц размером от 0.2 до 0,3 мкм.

Более детальные физические характеристики частиц взвеси, обнаруженных в снеге, которые также получены с помощью лазерного анализатора, приведены ниже (таблица 17).

Таблица 17 - Морфометрические парамефы част иц взвеси, содержавшихся в снеге из разных районов г. Биробиджана и заповедника «Бастака»

Районы неблагоприятные Районы относительно неблагоприятные Районы относительно благоприятн ые

Параметры /район 4Б 2Б ГЗ 1Б 5Б Г1 Г5 Г2 Г4 ЗБ

Средний арифметический диаметр, мкм 2.99 4,77 484,8 2 11,93 268,7 4 20,47 50.84 297,2 1 271,3 9 932.24

Мода, мкм 5,97 4,78 718.4 0 14.04 116.5 2 11,66 66,77 427,2 2 427,2 2 1003,38

Медиана, мкм 0,40 4,73 667.0 0 12.85 108.6 3 13.01 59,33 393,4 9 401,4 7 968.00

Отклонение. мкм2 8,65 0,49 10173 5,10 17,73 1189 49,42 130,2 4 310,2 9 6994 1,21 3923 9.94 14956,92

Среднеквадрати чное отклонение, мкм 2,94 0,70 318,9 6 4,2 344.8 9 11.41 17,61 264,4 6 198,0 9 122,29

Коэффициент отклонения, % 98.05 14,79 65,79 35,30 128,3 3 55,75 34,65 88.98 72,99 13,12

Удельная поверхность, ем'/'см1 113744, 66 12862, 93 29696 ,51 6048, 95 1147 3,20 4114, 23 1390, 86 1085. 72 1010. 05 66,17

Следует обратить внимание на то, что с точки зрения адсорбции частицы наиболее мелкого размерного состава обладают огромной удельной поверхностью (до I 13744.66 см2/см' в районе 4 Б - внутренняя зона заповедника) и могут сорбировать на ссбс любые токсичные вещества.

В типичном образце, взятом в районе 2 (кольцевая автомобильная дорога) в порядке убывания, выявлены: неопределяемые техногенные частицы, сажевые сферулы, растительный детрит, частички горных пород, металлические микрочастицы (по результатам энергодисперсионного анализа - преимущественно Бе); в районе 3 (санитарно-защитная зона ТЭЦ, около ДОУ № 44), в подавляющем большинстве определены сажсвыс сферу.™ и неопределяемые техногенные частицы (рисунок 14А и Б).

Рисунок 14 - А) Взвесь природных минералов из обрата снега, собранного в районе кольцевой автомобильной дороги (ст. 2). Сканирующая 'электронная микроскопия во вторичных электронах. Увеличение х210. Б) Взвесь природных минералов из образца снега, собранного в районе ТЭЦ, около ДОУ № 44 (ст. 3). Сканирующая электронная микроскопия во вторичных электронах. Увеличение х180

Соотношение и размерность атмосферных взвесей Биробиджана позволяют отнести этот город к числу относительно экологически благополучных, поскольку наиболее опасные частицы с гигиенической точки зрения (менее 10 мкм) не выявляются в значимых концентрациях (до 10 %). В то же время, есть районы (Г1, Г2, Г4 и Г5) в которых отмечаются довольно высокие концентрации частиц 3-го размерного класса (10-50 мкм), которые с точки зрения гигиенической оценки являются потенциально опасными из-за повышения нагрузки на дыхательные пути. Также стоит отметить районы (Г1 и ГЗ) ввиду наличия частиц с высокой удельной поверхностью (до 29696,51 см2/см3), которые могут нести на себе большое количество токсикантов.

В основном, в атмосферных взвесях Биробиджана преобладают частицы горных пород, растительного детрита и техногенных, часто неопределяемых, образований. Часто встречаются шлаковые частицы силикатного и алюмосиликатного составов явно техногенного происхождения.

Среди особенностей качественного состава проб необходимо отметить большой удельный вес в них растительного детрита, по сравнению с другими дальневосточными городами. Видимо, сказывается наличие большого лесного массива вокруг города и близость государственного заповедника «Бастак» (15 км). Несмотря па преобладание малоонасных природных частиц, в пробах также обнаружены металлосодержащие частицы (Fe, Ti, Со, W), которые могут иметь техногенное происхождение. Анализ качественного состава атмосферных взвесей Биробиджана подтверждает его статус как города с небольшим населением, единственной ТЭЦ, работающей на угле, умеренным прессом автотранспорта и средним в целом уровнем атмосферного загрязнения.

Важным результатом данной работы можно считать обнаружение в заповеднике «Бастак» высоких концентраций наиболее опасных для здоровья, с точки зрения размерности, фракций 1-го и 2-го класса (до 10 мкм), которые, скорее всего, являются техногенными. Особенное опасение вызывают районы 2Б и 4Б. как уже было отмечено выше при обсуждении результатов. Районы 1Б, ЗБ и 5Б по гранулометрическому соотношению

А

Б

являются благополучными с точки зрения эколого-гигиеническои оценки, поскольку в них преобладают крупные частицы взвесей.

Полученные комплексные данные позволяют отнести Биробиджан к числу экологически относительно благополучных городов и констатировать факт его негативного влияния на заповедник «Бастак».

3.2. Исследование токсичности аналогов нано- и микрочастиц атмосферных взвесей (0,1-1 и 1-10 мкм) для животных

В качестве аналогов компонентов природных атмосферных взвесей, как преобладающих в атмосфере городов, использовались широко распространенные горные породы и минералы коры выветривания Дальнего Востока и Сибири: цеолитсодержащие вулканические туфы кислого состава, кварц, полевые шпаты, вулканическое стекло.

3.2.1. Влияние частиц цеолитсодержащих туфов (1-10 мкм) на систему местного иммунитета дыхательных путей при ингаляционном введении

При исследовании влияния частиц минералов на систему местного иммунитета дыхательных путей оценивались количество клеток в 1 мл лаважной жидкости, жизнеспособность клеток, соотношение наиболее массовых клеток - альвеолярных макрофагов и лимфоцитов и их морфомстричсскис показатели.

Как выяснилось, общее количество клеток в группе "К" (Контроль) составило 1,5±0,1*10 в 1 мл. в группе "В" (Вангинское) - 1,8±0,12*10", в группе "Кул" (Куликовское) -2,1±0.1*105.

Количество жизнеспособных клеток в группе "К" составило 88,2±4.3%, в группе, в 1 руине "В"- 82±3,5%, в 1руппе "Кул" - 78±3,6%.

Макрофаги и лимфоциты в разных группах выявлялись в разных пропорциях. В группе "К" макрофаги составляли 60±3,4%, лимфоциты - 30±1,7%, в группе "В" - 66±2,5% и 21±1.7%, в группе "Кул" - 69±2.6% и 20,2±1,5%. Недостающие проценты приходятся на прочие клеточные элементы бронхоапьвеолярного лаважа (БАЛ): нейтрофилы. эпителий и др.

Сравнение этих данных показывает, что количество жизнеспособных клеток (82%) в труппе "В" достоверно не отличалось от результатов в 1руппс "К" (88,2%). Это может свидетельствовать о том, что туфы Вангинского месторождения не вызывают выраженного ответа со стороны системы местного иммунитета. Визуально при световой микроскопии клетки в группе "В" отличались от клеток группы "К" только наличием фагосом.

Общее количество клеток в группе "В" (1,8±0,12*103 в 1 мл) и группе "К" (1,5±0,1 *105 в I мл) также достоверно не различается, хотя заметна явная тенденция к увеличению удельного количества клеток в группе "В" (на 20%). Туфы являются для клеток источником микроэлементов, норма!Шзующих и улучшающих все обменные процессы (Богданов, Белицкий, 1990).

Клеточный состав бронхоальвеолярного лаважа (БАЛ) в группе "В" (66% макрофагов и 21% лимфоцитов) обнаруживает тенденцию к увеличению доли макрофагов и снижению доли лимфоцитов по сравнению с контролем (60% макрофагов и 30% лимфоцитов). При этом в группе "В", по сравнению с группой "К", у макрофагов наблюдалось увеличение округлости на 24%, длины - на 12%, уменьшение ядерно-цитоплазматического соотношения в 3,7 раз. У лимфоцитов группы "В" по сравнению с группой "Контроль" выявлено уменьшение округлости ядра на 21%, увеличение ядерно-цитоплазматического соотношения на 10,4%. Влияние туфа Вангинского месторождения на систему местного иммунитета дыхательных путей животных проявляется в морфологических изменениях макрофагов, в частности, в увеличении доли цитоплазмы, что может свидетельствовать об активном фагоцитозе. Дополнительно к этому макрофаги группы "Вангин" визуально характеризовались обилием в цитоплазме фагосом, наполненных частицами туфов.

В делом, можно отметить отсутствие выраженной ответной реакции системы местного иммунитета дыхательных путей у крыс на частицы туфов Вангинского месторождения (1-10 мкм).

Цеолититовые туфы Куликовского месторождения, в отличие от Вангинского, снижали количество жизнеспособных клеток (78%) по сравнению с труппой "К" (88,2%). Такой эффект обусловлен, скорее всего, механическим повреждением клеток и тканей игольчатыми минералами морденита, содержащегося в составе туфов Куликовского месторождения.

Общее количество клеток в группе "Кул" (2,1*105 в 1 мл) и группе "К" (1,5*105 в 1 мл) достоверно различается на 40%. По-видимому, столь выраженная миграция из тканей или пролиферация клеток БАЛ при запылении минеральной смесью с игольчатым морденитом является ответной реакцией на повреждение, вызванное минеральными особенностями данного вида цеолита. Напомним, что туф Вангинского месторождения, являясь по своей минеральной структуре более биологически нейтральным, увеличивал общее число клеток всего лишь на 20% по сравнению с контролем.

Клеточный состав БАЛ в группе "Кул" (69% макрофагов и 20% лимфоцитов) обнаруживает ту же тенденцию к увеличению доли макрофагов и снижению доли лимфоцитов по сравнению с группой "К" (60% макрофагов и 30% лимфоцитов), как и при ингаляции Вангинских туфов (66% и 21% соответственно). В группе "Кул" по сравнению с группой "К" у макрофагов наблюдалось увеличение округлости клеток на 28%, длины ядра -на 20%. У лимфоцитов группы "Кул" по сравнению с группами "К" и "В" достоверных отличий не обнаружено.

Таким образом, незначительное повреждающее действие цеолитсодержащего туфа Куликовского месторождения обусловлено, очевидно, механическим повреждением клеток игольчатым морденитом.

3.2.2. Влияние частиц цеолитсодержащих ту фов (1-10 мкм) на продукцию цитокинов

Для исследования механизма иммуностимулирующей активности цеолитсодержащего туфа нами были изучены спонтанное и митогенстимулированнос продуцирование цитокинов - интерлейкинов IL-1J3 и IL-10, а также гамма-интерферона (IFNy) нейтрофилов крови человека в норме и при добавлении микрочастиц туфов. Нейтрофилы, как и альвеолярные макрофаги и лимфоциты, входят в состав бронхоальвеолярной жидкости (Bernardo, 1983, Ерохин, 1987). Считается также (Дорн и др., 2008), что нейтрофилы, как и макрофаги, при пылевой нагрузке вызывают каскад окислительных реакций в легких, ведущий к иммунным нарушениям. Это обусловило их выбор в качестве объекта наблюдения.

При спонтанной продукции цитокинов были выявлены дозозависимые эффекты (таблица 18).

Таблица 18 - Влияние микрочастиц туфа in vitro на содержание цитокинов _при спонтанной индукции__

IL-ip IFNy IL-10

Контроль 169,57±17,77 347,63±23,10 42,91±3,38

5 мг/мл 246,07±8,03 (р=0,567) 255,74±17,24 (р=0,07) 36,90±1,47 (р=0,29)

50 мг/мл 350,34±10,58 (р=0,017) 559,28±80,65 (р=0,005) 85,59±4,98 (р=0,007)

Таким образом, минералы атмосферных взвесей (на примере туфов) проявляют иммуностимулирующие свойства ш у^го в дозировках 5 и 50 мг/мл, выявляющиеся в усилении спонтанной индукции ШРу в 1,6 раза, а также Ш-1р и 1Ь-10 в 2 раза.

При спонтанной стимулированной фитогемшт лютииином (ФГА) продукции цитокинов были получены следующие результаты (таблица 19).

Таблица 19 Влияние микрочастиц туфа in vilro на содержание цитокинов _при стимулированной индукции_

IL-Iß IFNy IL-10

Контроль 3836,69±100.76 2745,93±62,05 116,06±7,42

5 мг/мл 2617,74±93,12 (р=0,043) 8556,80±453,75 (р=0,029) 277,96±48.88 (р=0.007)

50 мг/мл 1071,66±44,13 (р=0,043) 7008.60±122,96 (р=0,025) 177,98±14.06 (р=0.009)

Таким образом, минералы атмосферных взвесей (на примере цеолитсодержащего туфа Лютогского месторождения) при митогенстимулированной индукции изменяют продукцию цитокинов и проявляют дозозависимый эффект, что проявляется в снижении концентрации провоспалительного IL-Iß в 1,5 раза (при дозе 5 мг/мл) и практически в 4 раза (при дозе 50 мг/мл), а также в повышении содержания INFy в 3 раза (5 мг/мл) и 2,5 раза (50 мг/мл) и ILIO в 2,4 раза (5 мг/мл) и 1,5 раза (50 мг/мл). Татм образом, реакция системы иммунитета на минералы атмосферных взвесей показывает, что эти частицы можно рассматривать как иммуногены.

Ранее было установлено (Кацнельсон и др., 1995: Полевечко, Федорущенко, 2004; Дорн, 2007; Дорн и др., 2008), что при хроническом производственном пылевом воздействии возникает окислительный стресс, обусловливающий развитие воспалительно-деструктивных и аутоиммунных процессов в респираторной системе. Очевидно, что ответная реакция иммунной системы при многолетнем воздействии пыли и при влиянии частиц минералов на нейтрофилы in vitro имеют разные механизмы. Как видно, при дозе 5 мг/мл (слабое «запыление») при митогенстимулированной индукции продукции цитокинов наблюдается яркая иммунная реакция, проявляющаяся в интенсивном росте INFy и менее выраженном росте IL-lß и IL-10. Когда же «запыление» достигает 50 мг/мл, концентрация провоспалительного IL-3 ß падает в 4 раза но сравнению с контролем. Это говорит о том, что организм позвоночных животных имеет механизм адаптации к повышению запыленности. Её пусковым фактором является иммунная система, позволяющая интенсифицировать ответ на более высокий уровень запыленности.

В целом, можно отмстить сходную ответную реакцию системы местного иммунитета дыхательных путей у крыс на ингаляционное введение пыли цеолитсодержащего туфа двух месторождений, рассматриваемых нами как компоненты природной атмосферной взвеси. Она проявляется в увеличении общего количества клеток (альвеолярных макрофагов и лимфоцитов).

Как было показано выше, минеральная пыль, являясь иммуногеном, вызывает ответ организма в виде усиленной миграции клеток, в частности, макрофагов, в легочную ткань, где последние активно фагоцитируют поступающие ксенобиотики. Во всех контрольных группах, где иш аляционио вводилась минеральная пыль, нами отмечены случаи фагоцитоза. Этот факг позволяет заключить, что минералы как бы «тренируют» систему местного иммунитета дыхательных путей, как и продукты жизнедеятельности микрофлоры кишечника стимулируют иммунитет ЖКТ. Данное наше предположение базируется на том, что иных постоянных источников иммупогенов в стерильных в норме терминальных отделах дыхательной системы не найдено.

3.2.3 Оценка токсичности част иц цеолнтсодержащих туфов (0,1-1 мкм) in vivo

Полагают, что наиболее опасные с точки зрения влияния на организмы частицы взвесей менее 1 мкм обычно проходят через дыхательные пути транзиторно и не оседают в тканях легких (Skinner, 2005; Юшкин, 2007; Чучалин. 2008). Для оценки токсичности

минералов с размером частиц от 100 нм до 1 мкм нами было проведено пероральное введение туфа лабораторным животным.

Морфометрия эиителиоцитов почечных канальцев в группах животных с пероральным введением частиц туфов, измельченных механически и ультразвуком, не выявила достоверных изменений по сравнению с нормой. Выраженные изменения в паренхиме почек наблюдаются в группах с использованием частиц туфов, измельченных в планетарной мельнице до нанодиапазона (рисунок 15А и Б).

Рисунок 15 - Гистологическое строение паренхимы почек. Увеличение х 1000. А. Группа "Контроль". Б. Группа "Шивертуй-н"

Как видно на рисунке 15, в структуре почек в группе «Шивертуй-н» наблюдаются некротические изменения (указано стрелками) и повышенная вакуолизация эпителиоцитов по сравнению с контролем.

Заметим, что в паренхиме почек при введении наночастиц цеолитсодержащего туфа Шивертуйского месторождения перорально обнаружены также формирующиеся конкременты неустановленного состава. Можно думать, что нам удалось зафиксировать стадии процесса формирования органоминерального агрегата (рисунок 16А и Б).

На рисунке 16А видны кристаллические структуры с выраженной абиогенной геометрией. По-видимому, два агрегата, указанные стрелками на рисунке 16Б, имеющие размеры 16,52 и 14,73 мкм, образовались in situ.

Морфомстричсские параметры эпителиоцитов почечных канальцев в экспериментальных группах приводится в таблице 20.

Б

Рисунок 16 - Гистологическое строение паренхимы почек при введении частиц цеолитсодержащего туфа Шивертуйского месторождения в нанодиапозоне. Увеличение хЮОО. А. Стадия начального образования органоминерального агрегата (показано стрелками). Б. Сформировавшиеся конкременты (показано стрелками)

Таблица 20 Морфометрические параметры эпителиоцитов почечных канальцев в разных экспериментальных группах при пероральном введении

Группа/ параметр Длина ядра, мкм Ширина ядра, мкм Площадь ядра, мкм Длина клетки, мкм Ширина клетки, мкм Площадь клетки, мкм"

Контроль 4,92±0,41 5,34+0,52 20,75±2,26 8,99±0,97 10,16±0,82 80,25±5.43

Шивертуй-н 3,99±0,25 3,23±0,36 14,14±1.54 8,34±0,77 7,44±0,87 66,67±6,23

Люльии-н 3,87±0,12 3,73+0,23 11,98±1,24 10,82±1,09 9,23+0,86 72,29±4,44

Куликов-н 4,03±0.37 3,36±0.28 13,59±1,22 7,22±0,68 7,38±0,73 54,16±4,67

Вангин-н 4,92±0,33 4,35±0,32 19,65±2,21 8,57±0,82 9,78±0,77 73,34±4,12

Холин-н 4,66±0,32 3,14±0,27 12,96±1,44 9,26±0,87 6,63±0,54 58,68±3,98

Данные морфометрии говорят о токсическом поражении мочевыводящей системы вследствие прямого действия наночастиц минералов всех месторождений. По-видимому, это происходит из-за повышенного накопления активных форм кислорода на поверхности наночастиц, которые приводят к усилению каскада ПОЛ.

Отметим также, что в паренхиме почек при пероральном введении нами были обнаружены и свободно лежащие наночастицы туфов (рисунок 17А и Б), которые, видимо, проникают через гломерулярный барьер.

А Б

Рисунок 17 - Гистологическое строение паренхимы почек при введении частиц цсолитсодсржащего туфа разных месторождений в нанодиапазоне. Увеличение хЮОО

А) Наночастицы туфа (отмечены стрелками) Люльинекого месторождения. Б) Наночастицы туфа Холинского месторождения (отмечены стрелками). Видны некротические изменения ткани

Средние размеры частиц туфов, обнаруженных в паренхиме почек, составляют 0,22,5 мкм. По данным морфометрии, наночастицы туфов Куликовского и Холинского месторождений вызвали наибольшую токсичность (некрозы на рисунке 17Б). а наночастицы Люльинекого месторождения - наименьшую. Образцы наночастиц минералов Вангинского и Шивертуйского месторождений были умеренно токсичны.

Таким образом, частицы цеолитсодержащих туфов в нанодиапозоне обладают высокой токсичностью. Судя по полученным результатам, размер частиц обратно пропорционален токсическому действию (чем мельче, тем токсичнее). Выявленные свойства частичек туфа можно объяснить меняющимися при измельчении физико-химическими свойствами, в частности, изменением на поверхности кристаллической решетки электрического заряда, который при измельчении до нанодиапазона возрастает до критических значений. Это согласуется с результатами большинства нанотокснкологических

исследований (5Ьуес)о\'а е1 а!., 2003; УасоЫ е1 а1., 2007; Бгатова и др., 2008; Дурнев, 2008), которые считают, что напочаетицы водопсрастворимых материалов токсичны, вызывают апоптоз клеток, проявляют мутагенные свойства вследствие усиления образования активных форм кислорода. Причем токсичность этих материалов может зависеть от линейных размеров, химической природы и наличия примесей.

Очевидно, что напочаетицы природных минералов обладают токсическим действием, в отличие от микрочастиц тех же минералов, при этом токсичность разных минералов выражена в разной степени.

3.2.4. Физико-химические предпосылки к биологическим свойствам минеральных частиц

Биологические свойства частиц туфов, по мнению С. Ивковича с соавторами (1\'ко\тс11 с1 а1., 2004) и В. Свсрко с соавторами (Эусгко с1 а1., 2004), зависят от их способности сорбировать активные формы кислорода и другие радикалы в поверхностных порах. Методом ртутной порометрии при 77К (таблица 21) выявлено, что у цеолититовых туфов Вангинского месторождения удельная поверхность мезопор в 2 раза больше, чем у пород Куликовского месторождения. Если сравнивать оба вида цеолитсодержащего туфа с активированным углем, как эталоном, имеющим удельную поверхность до 200 м"/г, можно отметить их относительно высокую сорбционную способность.

Таблица 21 - Текстурные характеристики природных туфов Вангинского и Куликовского _месторождений_

Месторождение туфа Удельная поверхность, м'/г Объем микропор, см'/г

по БЭТ* мезопор

Куликовское 27 17 0,005

Вангинское 56 43 0,006

* БЭТ - метод Брунауэра-Эммега-Теллера.

Как видно, для туфов Вангинского месторождения характерна более развитая удельная поверхность, чем для Куликовского, и соответственно более высокая сорбционная способность. Ионоселективные свойства туфов по отношению к жизненно важным (Na, Mg, Са, К, Мп) и токсичным (F, Hg, Cd, Pb, Cs) катионам подтверждены многочисленными экспериментами (Кривова и др., 2001; Герасев, 2004; Гайдаш, 2005; Гаврилов, 2007; Гаглоева, 2008; Бгатова и др., 2009; и др.).

Цеолитсодержашие туфы чрезвычайно богаты химическими элементами. В частности, в исследованных нами образцах методами атомно-адсорбционной спектрофотометрии (ААС), нейтронно-активационного анализа (НАА) и рентгено-флуоресцентного анализа с синхротронным излучением (РФА-СИ) было обнаружено около 45 элементов. Следовательно, такие минеральные вещества можно рассматривать в качестве доноров большого количества жизненно важных микроэлементов (Panichev et al., 2013).

Различия токсических свойств туфов разных месторождений обусловлены различием в их составе породообразующих минералов (Вангинское - клиноптилолит, имеющий пластинчатую структуру, Куликовское - с высокой долей мордснита, имеющего игольчатую структуру). Поэтому можно полагать, что механическое повреждение клеток частицами куликовского туфа вызывается наличием в их составе их игольчатых минералов. Это соотносится с мнением большого числа исследователей (Parker, 1994; Кацнельсон и др., 1995; Skinner, 2007; Дорн, 2007; llgren et al., 2008; Федорущенко, 2008; и др.), сообщающих о наличии прооксидантной активности у асбеста и эрионита - волокнистых минералов, схожих по строению с морденитом.

Фагоцитируя частицы минералов, клетки вносят в свою внутреннюю срсду неинертнын материал. Цсолититы, особенно их водородные формы с высокой концентрацией кислотных центров, проявляют выраженные каталитические свойства (Рабо, 1980; Herrón, 1989; Fontes et al., 2002) и, видимо, макрофаги могут использовать их в своих метаболических процессах. О различии концентраций Льюисовских кислотных центров у разных цеолититов свидетельствуют данные таблицы 22.

Таблица 22 — Концентрация сильных и средней силы Льюисовских кислотных центров _(ЛКЦ) (связанных с Al34") для некоторых образцов туфов, мкмоль/г_

Месторождение Частота СО, \'со

2198-2202 см 1 2225-2230 см"'

Лгатогское 2 3

Вангинское 20 10

Как следует из данных таблицы 22, цеолитсодержащие туфы Вангинского месторождения обладают более высокой концентрацией Льюисовских кислотных центров, по сравнению с лютогскими аналогами. Они могут играть большую роль как в закреплении крупных биологических молекул, так и в превращениях любых органических субстратов. Следовательно, частицы некоторых минералов могут катализировать внутриклеточные реакции.

Также возможной причиной биологической активности минералов является наличие в них иано- и микрочастиц серебра и других металлов. Так, в образцах туфов Вангинского месторождения обнаружены микрочастицы природного сплава (тройной системы) Au-Cu-Ag. Найденные микрочастицы Au-Cu-Ag имеют размеры от 500 нм до 3 мкм (рисунок 18А и Б). Состав обнаруженных частиц незначительно варьирует и в среднем составляет (в масс. %): Аи - 60, Си - 30, Ag - 10. Помимо природного сплава Au-Cu-Ag в цеолититах обнаружены отдельные микрочастицы самородного золота, серебра и хрома (Чекрыжов, Голохваст и др., 2011).

А Б

Рисунок 18 - Микроснимок частицы природного сплава Аи-Си-Ац, выполненный при помощи сканирующего ■»лсктронного микроскопа: А. В отраженных электронах. Увеличение х2 000: Б. Во вторичных электронах. Увеличение х20 000

Наличие или отсутствие биологических свойств у минералов, по мнению Куботы с соавторами (КиЫЛа е1 а1., 2008), можно объяснить наличием на поверхности кристаллической решетки специфического электрического заряда, однако найти достоверные отличия и корреляцию между величиной заряда и биологической активностью нам не удалось (таблица 23).

Таблица 23 - Дзета-потенциал (¿¡-потенциала) частиц минералов (1-10 мкм)

Образец Биологическая (+) / токсичность (-) активность ¿¡-потенциал, мВ

Полевой шпат не исследовалась -28±5

Кварц а - -27±2

Вулканическое стекло не исследовалась -36±1

Апатит + -7,1±0,6

Туф Вангипского месторождения + -32±3

Туф Лютогского месторождения + -33±3

Таким образом, биологическая активность туфов обусловлена механохимическими, текстурными и ионоселективными свойствами.

Выиоды

В работе решена крупная, имеющая важное народнохозяйственное значение, проблема, заключающаяся в теоретическом обосновании опенки воздействия возрастающей техногенной нагрузки на формирование качества воздушной среды города как места наиболее частого проживания людей и технологическом решении - организации системы социалыю-гнгисничсского мониторинга и оценки влияния взвешенных в атмосфере микрочастиц природных минералов на иммуногенные свойства животных и человека.

По результатам выполненных исследований можно сделать следующие выводы:

1. В атмосферных взвесях можно выделить 7 размерных классов: 1) менее 1 мкм, 2) 1-10 мкм, 3) 10-50 мкм, 4) 50-100 мкм, 5) 100-400 мкм, 6) 400-700 мкм, 7) более 700 мкм, из которых особенно пристального внимания с точки зрения влияния на здоровье требуют первые две фракции. Токсичность частиц этих фракций обусловливается малым диаметром и крайне развитой удельной поверхностью (до 1711471,75 см'/см">), способной сорбировать ксенобиотики.

2. Выявлены закономерности распределения взвешенных в атмосферном воздухе городов Дальнего Востока нано- и микрочастиц. В составе природных атмосферных взвесей городов, расположенных у крупных водотоков (Владивосток, Благовещенск, Хабаровск) преобладают природные минералы (преимущественно алюмосиликаты и кварц), реже галит, источником которого служит морская вода. В городах, расположенных в окружении лесных массивов (Биробиджан и Уссурийск), а составе природных атмосферных взвесей наряду с пылью минералов преобладают частицы растительного детрита.

3. Сформировано понятие о нано- и микрочастицах атмосферной взвеси как экологическом факторе, имеющем большое значение для пойкилотермных организмов. Самыми опасными источниками наноразмерных металлических частиц атмосферных взвесей (в городах Благовещенске (10-70 нм) и Уссурийске (10-120 нм)) являются предприятия с гальванической технологией.

4. Исследованы физико-химические свойства нано- и микрочастиц атмосферных взвсссй, обусловливающих экологические эффекты. Частицы атмосферных взвесей изученных городов могут вызывать иммунные реакции у пойкилотермных организмов.

5. Для оценки биологической активности основных компонентов атмосферных взвесей построена экспериментальная модель, которая имитирует состав природных компонентов атмосферных взвесей минералами коры выветривания данного региона и пути поступления (ингаляторно) в организм животных.

6. Частицы туфов с размерами or 1 до 10 мкм при ингаляционном поступлении не проявляют токсичных свойств по отношению к исследованным мишеням - ткани легких, системе местного иммунитета дыхательных путей, почкам, печени крыс.

7. Частицы туфов с размерами от 0,1 до 1 мкм при пероральном поступлении проявляют токсичные свойства по отношению к исследованным мишеням - ткани желудка, кишечника, ночкам, печени мышей и крыс.

8. Ответная реакция на введение минералов в независимости от типа введения проявляется в увеличении общего количества клеток (макрофагов и лимфоцитов), развитии общей воспалительной реакции, изменении жизнеспособности и соотношения клеточных популяций и зависит от природы и физико-химических свойств породообразующего минерала.

9. Действие частиц минералов на систему местного иммунитета дыхательных путей обусловлено проявлением ими иммуногенных свойств. Так, частицы туфа Лютогского месторождения (1-10 мкм) проявляют иммуностимулирующие свойства in vitro в дозировках 5 и 50 мг/мл, выявляющиеся в усилении спонтанной индукции гамма-интерферона в 1,6 раза, а также интерлейкина-lß и интерлейкина-10 в 2 раза.

10. Частицы туфов (1-10 мкм) (Лютогского месторождения) при митогснстимулированной индукции цитоюшов проявляют дозозависимый эффект. Так, при повышении дозы (с 5 (слабое «запылснис») до 50 мг/мл (сильное «запылснис») иммунная система меняет свой ответ через изменение цитокинового профиля.

Список наиболее важных публикаций по теме диссертации

Монографии:

1. Голохваст К.С. Взаимодействие организмов с минералами. Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 2010. 115с. 7,19 п.л.

2. Голохваст К.С. Атмосферные взвеси городов Дальнего Востока. Владивосток: Изд-во ДВФУ, 2013. - 178 с. - 11,12 п.л.

3. Голохваст К.С., Чайка В В., Сергиевич A.A., Борисов С.Ю., Памирский Н.Э. Биологические свойства нано- и микрочастиц минералов. — Владивосток: Изд-во ДВФУ, 2013. - 108 с. -6,75/1,35 п.л.

Публикации а журналах, которые включены в перечень российских рецензируемых научных журналов и изданий, рекомендованных Высшей аттестационной комиссией при Министерстве образовании и науки Российской Федерации для опубликования основных научных результатов диссертаций:

4. Голохваст К.С. О возможных клеточных рецепторах к неорганическим кристаллическим лигапдам // Журнал научных публикаций аспирантов и докторантов. 2007. № 12. С. 122-123. 0,12 п.л.

5. Голохваст К.С., Паиичев A.M. О протекторном действии цеолитов на систему местного иммунитета дыхательных путей // Вестник новых медицинских технологий. 2008. Т. XV, .4» 2. С. 217-218.-0,12/0,06 п. л.

6. Голохваст К.С., Паничев A.M., Гульков А.Н. Использование цеолитов в медицине и ветеринарии//Вестник ДВО РАН.-2008. 3.-С. 71-75.-0,31/0,1 п.л.

7. Голохваст К.С., Паничев A.M., Борисов С.Ю. Возможная роль минералов в стимуляции иммунитета дыхательных путей // Российский иммунологический журнал. — 2008. — Т. 2 (11), JV» 2-3. -С. 191.-0,06/0,02 п.л.

8. Голохваст К.С., Паничев A.M., Гульков А.И, Мишаков И.В., Всдягин A.A. Антиоксидантныс и иммуномодулирующне свойства природных цеолитов // Тихоокеанский медицинский журнал.-2009,-№3.-С. 68-70. - 0,19/0,04 п.л.

9. Голохваст К.С., Паничев A.M., Гульков А.Н., Мишаков И.В., Ведягин A.A. Иммунные свойства природных ианокомпознтных алюмосиликатов // Российский алпергологический журчал. -2009. №3, вып. 1. С. 233-234. 0,12 /0,02 п.л.

10. Голохваст К.С., Паничев Д.М., Гулысов Л.Н., Лиисимова Л.Л. Перспективы биомедицинского использования природных минералов // Известия Самарского научного центра РАН. - 2009. - Т. 11, № 1 (2). - С. 208-2II. - 0,25 / 0,05 п.л.

11. Голохваст К.С. Изучение потенциальных фармакологических свойств цеолитов // Клиническая фармакология и терапия. - 2009. - Л» 6. - С. 265-266. - 0,12 п.л.

12. Голохваст К.С., Паничев A.M., Гульков А.П., Автомонов Е.Г., Мишаков И.В., Ведягин

A.А. Экспериментальная модель для экологической оценки влияния цеолитовой пыли и низкоэнергетического лазерного воздействия на живые объекты // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). - 2009. — Т. 18, №12. — С. 28-33. — 0,4 / 0,06 п.л.

13. Golokhvast K.S., Panichev A.M., Clickryzhov I.Yu., Kusaikin M.I. A method of comminuting natural zeolite for the production of biologically active additives // Pharmaceutical Chemistry Journal. -2010. - Vol. 44, JV° 2. - P. 85-88. - 0,25 / 0,06 п.л.

14. Голохваст K.C., Памирский И.О., Паничев A.M. Об участии природных минералов в формировании иммунитета // Российский аллергологический журнал. - 2010. - № 1, вып. 1. - С. 4748. — 0,12 / 0,04 и.л.

15. Голохвасг К.С., Паничев A.M., Сергиепич А.А., Гульков А.Н., Борисов С.Ю. Эколого-токсикологичсская оценка влияния миперальио-кристалличсского фактора среды // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. -2010. - Т. 12, № 1(5). - С. 1221-1225.-0,31 / 0,06 и.л.

16. Голохваст К.С., Памирский Н.Э. Экологические и нанотоксикологические аспекты взаимодействия минералов и белков // Вестник новых медицинских технологий. - 2010. - Т. XVII, №2. С. 53-55. - 0,19 /0,09 п.л.

17. Голохваст К.С., Паничев A.M., Памирский Н.Э., Борисов С.Ю., Гульков А.Н., Рыбалка

B.11. Оценка влияния цеолитита Лютогского месторождения на фагоцитарную активность ненгрофилов in vivo // Российский аллергологический журнал. - 2010. — № 5, вьш. 1. - С. 77-78. —

0.12/0,02 п. л.

18. Голохваст К.С., Паничев A.M., Памирский Н.Э., Борисов С.Ю., Гульков А.П., Рыбалка В.П. Исследование влияния цеолитита Лютогского месторождения па продукцию цитокинов лейкоцитами цельной кропи человека // Российский аллсргологичсский журнал. - 2010. № 5. вып.

1. С. 79-80. -0,12 /0,02 п.л.

19. Голохваст К.С. Генерики биологически активных добавок на основе цеолитов // Биомедицина. - 2010. -№ 4. - С. 72-73. - 0,12 п.л.

20. Голохваст К.С., Кисилев П.П., Паничев А.М., Никифоров П.А., Ведягин А.А., Мишаков И.В., Памирский Н.Э., Гульков АЛ. Влияние иапо- и микрочастиц цеолитоп па морфологические параметры почек мыши домашней Mus musculus // Известия Самарского научного центра Российской академии паук. - 2010. Т. 12, №4(3). С. 706-709. 0,25 / 0,03 п.л.

21. Chckryzhov I.Yu., Panichcv A.M., Safronov P.P., Golokhvast K.S., Vcdyagin A.A., Bukhtiyarov V.I. Geological and biological aspects of a find of natural alloy (Au-Cu—Ag) nanoparlicles in Cenozoic zeolitized tuff of the Vanchinskaya basin (Primor'e area) // Doklady Earth Sciences. - 2011. -Vol. 436, part 1. - P. 55-57. - 0,19 / 0,03 п.л.

22. Голохваст K.C., Паничев A.M. К вопросу о механизмах антигенной активности минералов // Медицинская иммунология. - 2011. - Т. 13, № 4-5. - С. 302. - 0,06 / 0,03 п.л.

23. Голохваст К.С., Христофорова Н.К., Кику П.Ф., Гульков А.Н. Гранулометрический и минералогический анализ взвешенных п атмосферном воздухе частиц // Бюллетень физиологии и патологии дыхания. - 2011. - № 2 (40). - С. 94-100. - 0,44 / 0,11 п.л.

24. Голохваст К.С., Чайка В.В. Альвеолярный макрофаг (краткий обзор) // Вестник новых медицинских технологий. - 2011. - Т. XVIII, № 2. - С. 23-26. - 0,25 /0,12 п.л.

25. Голохваст К.С., Кисилев Н.Н., Чайка В.В., Паничев A.M., Никифоров П.Д., Ведягин А.А., Мишаков И.В., Памирский Н.Э., Гульков А.Н. Эколого-морфологические особенности перорального пути поступления нано- и микрочастиц минералов // Известия Самарского научного центра Российской академии наук.-2011.-Т. 13,№ 1 (5).-С. 1253-1255,- 0,19 /0,02 п.л.

26. Голохваст К.С., Паничев A.M., Мишаков И.В., Ведягин А.А., Мсльгунов М.С., Данилова И.Г., Козлова И.Г., Габуда С.П., Мороз Н.К., Мельгунов М.С., Кисилев Н.Н., Чайка В.В., Гульков А.Н. Экотоксикология нано- и микрочастиц минералов // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2011. Т. 13,№ 1 (5). -С. 1256-1259. - 0,25/0,02 п.л.

27. Голохваст К.С., Чекрыжов И.Ю., Паничев A.M., Кику П.Ф., Христофорова Н.П., Гульков А.Н. Первые данные по вещественному составу атмосферных взвесей Владивостока // Известия

Самарского научного центра Российской академии наук. 2011. Т. 13, № 1(8). С. 1853-1857. 0.31 /0,05 п.л.

28. Голохваст К.С., Алейникова Е.А., Никифоров П.А., Гульков А.Н., Христофорова Н.К. Гранулометрический анализ взвешенных микрочастиц в атмосферных осадках г. Хабаровска // Вода: химия и экология.-2012. -№6.-С. 117-122,- 0,37 / 0,07 пл.

29. Голохваст К.С., Чекрыжов 11.10.. Ревуцкая И.Л., Соболева Е.В., О.Л. Щека, Чернышев В.В., Никифоров П.А., Автомонов Е.Г., Христофорова Н.К., Гульков А.Н. Некоторые аспекты моделирования атмосферных взвесей исходя из вещественного состава // Известия Самарского научного центра Российской академии паук. - 2012. - Т. 14, Л"» 1 (9). - С. 2401-2404. - 0,25/0,03 п.л.

30. Голохвасг К.С., Чернышев В.В., Никифоров П.А., Автомонов Е.Г., Глушенко Д.А., Паничев A.M., Гульков А.Н. Экологическое значение 1ранулометрического метода исследования взвесей в выхлопном газе легковых автомобилей // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. - 2012. - Т. 14, № 1 (9). - С. 2405-2408. - 0,25 / 0,04 п.л.

31. Голохваст К.С., Киселев II.II., Чайка В.В., Паничев A.M., Никифоров П.А., Гульков A.II. Влияние частиц цеолитов разных месторождений на морфологические параметры энителиоцитов желудка мыши домашней Mus musculus // Вестник новых медицинских технологии. — 2012. - Т. XIX, №2.-С. 108-110.0,19/0,03 п.л.

32. Голохваст К.С., Киселев 11.11., Чайка В.В., Паничев А.М., Никифоров П.А., Гульков A.1I. Влияние наночастиц цеолититов разных месторождений на энителиоцнты кишечника мыши // Цитология,- 2012.-Т. 54,№9.-С. 673-674,- 0,13 /0,02 пл.

33. Голохваст К.С., Соболева Е.В., Никифоров П.А., Гульков А.11., Христофорова Н.К. Гранулометрический анализ пано- и микрочастиц в снеге Уссурийска // Вода: химия и экология. 2012. - № 11. С. 108-112. 0,31 / 0,06 п.л.

34. Голохваст К.С., Кику И.Ф., Христофорова 11.К. Атмосферные взвеси и экология человека (обзор ли тературы) // Экология человека. — 2012. - № 10. — С. 5-10. - 0,37 / 0,13 н.л.

35. Голохваст К.С., Никифоров П.А., Кику П.Ф., Чайка В.В., Автомонов Е.Г., Чернышев

B.В., Христофорова U.K., Чекрыжов И.Ю., Сафронов П.П., Гульков A.II. Атмосферные взвеси Владивостока: гранулометрический и вещественный анализ // Экология человека. 2013. - № I. -

C. 14-19. 0,37 / 0,04 п.л.

36. Panichcv A.M., Golokhvast K.S., Gulkov A.N.. Cliekryzhov I.Yu. Gcopliagy and geology of mineral licks (kudurs): a review of russian publications // Environmental Geochemistry and Health. - 2013. -№ 1, vol. 35.-P. 133-152.- 1,25/0,3 пл.

37. Голохваст K.C., Ревуцкая И.Л., Никифоров П.А., Гульков A.II., Христофорова U.K. Гранулометрический анализ папо- и микрочастиц в снеге Биробиджана и государственного заповедника «Бастак»//Вода: химия п экология. 2013. ЛЬ 2. С. 116-123. 0.5/0,1 п.л.

38. Голохваст К.С., Соболева Е.В., Никифоров П.Л., Чекрыжоп И.Ю., Сафронов П.П., Романопа Т.Ю., Христофорова Н.К. Нано- и микрочастицы металлов r городской атмосфере (па иримере городов Владивосток и Уссурийск) // Химия в интересах устойчивого развития. — 2013. — №2.-С. 129-134.-0,37/0,05 п.л.

39. Голохваст К.С., Алейникова Е.А. Состав взвешенных микрочастиц в атмосферном воздухе Хабаровска // Безопасность в техносфере. - 2013. -№ 2. С. 10-14. 0,31 / 0,15 п.л.

40. Голохваст К.С., Чайка В.В., Борисов С.Ю., Киселев H.H. Частицы атмосферной R3Recn современного города с точки зрения аллергологии // Российский аллергологическин журнал. 2013. №2,ч.2. С. 68-69. 0,13/0,03 п.л.

41. Golokhvast K.S., Chaika V.V., Kuznetsov L.V., Elumeeva K.V., Kusaikin M.I., Zakharenko A.M., Kiselev N.N., Panichev A.M., Reva G.V., Usov V.V., Reva I.V., Yamamoto Т., Gul'kov A.N. Effects of Multiwalled Carbon Nanotubes Received Orally during 6 Days on the Gastrointestinal Tract // Bulletin of Experimental Biology and Medicine. 2013. - Vol. 155, Issue 6, P. 788-792. 0,31 / 0,02 пл.

42. Голохваст K.C., Ревуцкая ИЛ., Лонкина Е.С., Чекрыжов И.Ю., Памирский И.Э., Гульков А.Н., Христофорова Н.К. Первые данные по вещественному составу атмосферных взвесей государственного заповедника «Бастак» и их экологическое значение // Экология человека. - 2013. -№ 5. - С. 24-28. - 0,31 / 0,04 пл.

43. Голохваст К.С., Чайка В.В., Борисов С.Ю., Киселев H.H. Изменение профиля атмосферных взвесей как фактор роста иммуноаллергических заболеваний // Аллергология и иммунология. 2013. Т. 14, Лг» I. С. 22-23. 0.13 / 0,03 пл.

44. Голохваст К.С., Чапленко Т.Н., Никифоров П.Л., Чайка В.В., Памирский Н.Э., Христофорова Н.К., Гульков А.Н. Атмосферные взвеси Благовещенска: гранулометрический анализ // Экология человека. - 2013. - .V» 7. - С. 34-39. - 0,37 / 0,05 п.л.

45. Pamirsky I.E., Golokhvast K.S. Origin and Status of Homologous Proteins of Biomineralization (Biosilicification) in the Taxonomy of Phylogenese Domains // BioMed Research International. - 2013. -Article ID 397278. - 0,44 / 0,22 ii.ji. - DOI: 10.1155/2013/397278

46. Голохваст K.C., Бгатова Н.П., Чайка B.B., Рева Г.В., Мишаков И.В., Киселев H.H., Паничев A.M., Гульков А.Н. Влияние нано- и микроразмерной фракции частиц цеолитов на организм мышей линии СВА при внутримышечном введении // Вестник новых медицинских технологий. -2013. - T. XX, > 2. - С. 30-33. - 0,25 / 0,03 пл.

47. Pamirsky I.E., Golokhvast K.S. Silaffins of diatoms: from applied biotechnology to biomedicine // Marine Drugs. - 2013. - Vol. 11, № 9. - P. 3155-3167. - 0,81 / 0,4 п.л.

48. Голохваст K.C., Соболева E.B., Чайка В.В., Памирский И.Э., Разгонова С.А., Фаткулин

A.A., Васянович ГО.А., Агошков А.И., Гульков A.II. Гальванические производства в городе как источник опасных для здоровья наночастиц металлов // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). - 2013. — № S3. - С. 14-19. - 0,43 / 0,05 п.л.

49. Голохваст К.С., Бгатова Н.П., Чайка В.В., Паничев A.M., Гульков А.Н. Влияние нано- и микрочастиц цеолитов на иммунный отвег при разных путях введения // Российский иммунологический журнал. - 2013. - Т. 7(16), X» 2-3. - С. 183.- 0,06 / 0,01 н.л.

50. Голохваст К.С., Памирский И.Э. Гомология белков иммунной системы и белков биоминерализации in silico // Российский иммунологический журнал. - 2013. - Т. 7(16), № 2-3. - С. 183-184. - 0,13/ 0,06 пл.

51. Голохваст К.С., Соболева Е.В., Памирский И.Э., Гульков А.Н. Индикация в снеге наночаешц металлов гальванического производства // Вода: химия и экология. — 2013. - № 9. - С. 98-102.-0,31/0,08 п.л.

52. Голохваст К.С., Романова Т.Ю., Карабцов A.A., Автомонов Е.Г., Чернышев В.В., Чайка

B.В., Кику П.Ф., Разгонова С.А., Луценко А.И. Химический состав снега г. Владивосток и о. Русский // Бюллетень ВСНЦ СО РАМН. 2013. - №3 (91 ), часть 1. С. 48-52. 0,31 / 0,03 п.л.

53. Голохваст К.С., Рсвуцкая И.Л., Христофорова H.K. Характеристика качественного состава атмосферных взвесей Биробиджана // Бюллетень Восточно-Сибирского научного центра СО РАМН. - 2013. - № 3 (91), ч. 2. - С. 53-56. - 0,25 / 0,08 п.л.

54. Рева Г.В., Рева И.В., Ямамото Т., Усов В.В., Апанасевич В.Е., Гульков A.II., Голохваст К.С., Ломакин A.B., Красников Ю.А., Новиков A.C., Чайка В.В.Реакция структур дермы при подкожном введении мышам линии СВА наночастиц золота // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. - 2013.-Т. 155, Л» 10. - С. 479-483. 0,31 /0,03 п.л.

55. Голохваст К.С. Профиль атмосферных взвесей в городах и его экологическое значение // Бюллетень физиологии и патологии дыхания. 2013. №49. С. 87-91. 0,31 п.л.

56. Голохваст К.С., Чайка В.В., Киселев H.H., Кузнецов В.Л., Паничев A.M., Гульков А.Н. Отличие токсических свойств наночастиц различного генеза при влиянии на эпителий кишечника // Морфология. - 2013. - X» 5. - С. 72. - 0,06 / 0,01 пл.

57. Сергиевич A.A., Чайка В.В., Голохваст К.С., Хороших П.П. К механизмам биологической активности пагго- и микрочастиц природных минералог! в эксперименте // Вестник новых медицинских технологий. - 2013. -№4. - С. 160-165,- 0,37 / 0,09 п.л.

58. Голохваст К.С. Сигнальные компоненты атмосферных взвесей городов. Сообщение I. Частицы биологического происхождения // Бюллетень физиологии и патологии дыхания. — 2013. -№ 50. - С. 104-112. - 0,56 п.л.

59. Голохваст К.С., Чекрыжов И.Ю. Сигнальные компоненты атмосферных взвесей городов. Сообщение II. Микрочастиц!,i металлов // Бюллетень физиологии и патологии дыхания. - 2013. -№50.-С. 113-120.- 0.5/0,25 п.л.

60. Голохваст К.С., Чайка В.В., Борисов С.Ю., Сергиевич A.A., Цыбанков С.А., Гамидов М.Г. Морфологическая оценка влияния частиц цсолитсодсржащсго туфа Куликовского месторождения размером 10-50 мкм на организм крыс линии Вистар при пероральном введении // Всстник новых медицинских технологий. - 2013. - X» 4. - С. 82-86. - 0,31 / 0,05 п.л.

61. Голохваст К.С., Чернышев В.В., Никифоров П.А., Чайка В.В., Автомонов Е.Г., Романова Т.Ю., Христофорова H.K. Состав суспензии выхлопных газов автомобилей // Проблемы региональной экологии. 2013. X» 6. С. 158-163. 0,37 / 0,05 п.л.

62. Голохваст К.С., Куприянов А.Н., Манаков ЮА, Чекрыжов И.Ю., Нагорнова Н.Л. Анализ атмосферных взвесей Караканского угольного кластера Кузбасса // Медицина труда и промышленная экология. - 2014. -№ 2. - С. 20-23. - 0,25 / 0,05 п.л.

63. Голохваст К.С., Чапленко Т.Н., Памирский И.Э. Вещественный анализ атмосферных взвесей Благовещенска // Экология человека, 2014. - № 4. - С. 16-21. - 0,37/0,12 п.л.

Патенты Российской Федерации:

1. Патент на полезную модель X» 76566 Российская Федерация, МПК:А 61 F 7 00. Установка для изучения внешних воздействий на животное / Голохваст К.С., Гульков А.Н., Паничев A.M., Чайка В.В., Борисов С.Ю., патентообладатель Голохваст К.С., Гульков А.Н., Паничев A.M. -опубл. 27.09.2008. Бюл. № 27.

2. Патент № 2372092 Российская Федерация, МПК: А 61 К 35 02,А 61 К 9 12,С 01 В 39 02. Способ подготовки порошка для ингаляции / Голохваст К.С., Гульков A.II., Паничев А.М., Чекрыжов И.Ю., Борисов С.Ю., патентообладатель Голохваст К.С., Гульков АН., Паничев AM. - опубл. 10.11.2009. Бюл. №31.-14 с.

3. Патент № 2384324 Российская Федерация, МПК: А 61 К 9 12,А 61 К 33 06. Лечебно-профилактическое средство / Голохваст К.С., Гульков А.Н., Паничев A.M., Борисов С.Ю.. патентообладатель Голохваст К.С., Гульков А.Н., Паничев AM. - опубл. 20.03.2010. Бюл. №8. -10 с.

4. Патент на полезную модель № 100263 Российская Федерация, МПК: G 01 N 15 02. Устройство для исследования природных взвесей в воздухе / Голохваст К.С., Паничев AM., Гульков А.Н., патентообладатель: Закрытое акционерное общество Дальневосточный научио-исследовательский проектный институт-иефтегаз (ЗАО "ДВНИПИ-нефтегаз") опубл. 10.12.2010, Бюл. №34.

5. Патент № 2419794 Российская Федерация, МПК: G 01 N 33 50. Способ определения антиоксидантной активности вещества / Голохваст К.С., Гульков A.H., Паничев AM., патентообладатель Голохваст К.С., Гульков AIL, Паничев А.М. - опубл. 27.05.2011, Бюл. № 15.-15 с.

6. Положительное решение о выдаче патента по заявке № 2012136705 от 27.08.2012. Голохваст К.С., Гульков А.Н., Паничев A.M., Чайка В.В. Способ приготовления стандартных образцов аэрозолей.

7. Положительное решение о выдаче патента по заявке № 2012136703 от 27.08.2012. Голохваст К.С., Гульков АН., Паничев A.M., Чайка В.В. Способ оценки экологического состояния атмосферы территории.

Свидетельство №2391/1 об утверждении типа стандартных образцов от 26.11.2011.

Государственный стандартный образец состава и свойств туфа Дальневосточных и Сибирских месторождений. Выдано Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии.

Отпечатано в ООО "Вайар" г. Томск, Московский тракт, 2г. Тел./факс: 52-98-11, \то\у.уг.1о1гак.ш Подписано в печать: 10.09.14 г. Печ. л. 2,0. Тираж: 100 экз. Заказ №31 б.