Эколого-генетическая и эпидемиологическая оценка горных территорий Центрального Кавказа, загрязненных тяжелыми металлами (на примере Кабардино-Балкарской Республики)

Глава VII. Виды дикорастущей флоры как удобный объект для генетического мониторинга загрязнения окружающей среды.

Для проведения исследований по генотоксичности окружающей среды мы предпочтительно отбирали растения, принадлежащие к широко распространенным видам, такие как подорожник большой, одуванчик лекарственный и ряд других. Но в случае изучения генотоксического влияния отходов горно-обогатительного комбината были отобраны те растения, которые произрастали в данном высокогорном районе и имели созревшие семена на момент исследования (июль-август). Из растений, произраставших на отвалах ТГОК, был изучен уровень мутаций у костра кровельного (Anisantha tectorum); тонконога гребенчатого (Koeleria cristata); белены черной (Hyoscyanus niger); юринеи предкавказской (Yurinea ciscaucasica). Перечисленные растения принадлежат разным семействам: Злаковые, Сложноцветные и Пасленовые. Из них к широко распространенным видам принадлежала только белена черная.

В табл. 5 приведены данные по содержанию тяжелых металлов и уровню аберраций хромосом.

Таблица 5

Содержание ТМ и уровень аберраций хромосом у видов дикорастущей флоры, произрастающих на отвалах ТГОК

У растений, произраставших на отвалах горно-обогатительного комбината (ТГОК), уровень мутаций в 2-4,5 раза превышал спонтанный. Наиболее чувствительным оказался тонконог гребенчатый, у этого растения в 4-5 раз возрастал уровень мутаций, хотя по содержанию молибдена он уступал другим видам растений, а по остальным металлам особых отличий не было. Преобладающим типом хромосомных аберраций у всех изученных растений были фрагменты, которые являются результатом делеций или отставших хромосом. «Мосты», которые возникают из-за появления дицентриков или из-за того, что один кинетохор прикреплен микротрубочками одновременно к двум противоположным полюсам веретена деления встречались в небольших количествах.

Следует отметить, что не все виды были одинаково удобными в работе объектами. Легче всего работать с представителями семейств Злаковые (Poaceae) и Сложноцветные (Asteraceae). Семена у них легко прорастают, корешки имеют небольшую толщину и из них легко готовить качественные давленые препараты. Сложно работать с семенами, имеющими плотную, толстую кожуру. Они плохо и очень медленно прорастают (например, семена белены черной).

Отвалы расположены на довольно большой высоте - около 1800м над уровнем моря. Единственным видом, произраставшим и на отвалах ТГОК, и на территории еще одного предприятия цветной металлургии - Нальчикского гидро-металлургического завода (НГМЗ) был одуванчик лекарственный (Taraxacum officinale Wigg.s.l), поэтому мы его использовали для сравнительного анализа генотоксичности отходов этих двух предприятий (табл. 6).

Таблица 6

Уровень мутаций у одуванчика лекарственного (Taraxacum officinale Wigg.s.l)

Спонтанный уровень мутаций у данного вида достаточно высок. Уровень хромосомных аберраций у растений, собранных в г. Тырныаузе в 3,2 раза превышал спонтанный, а у растений с отвалов это превышение еще больше - в 4,85 раза. Было установлено, что преобладающим типом хромосомных аберраций были фрагменты. «Мосты» встречались реже.

Дикорастущие растения также были использованы для генетического мониторинга и в случае загрязнения нефтепродуктами (Джамбетова П.М. 2004; Джамбетова П.М., Реутова Н.В. 2005; 2006а). В данном случае были отобраны те виды растений, которые встречались повсеместно: ромашка непахучая (Matricaria recutita L.), конский щавель (Rumex confertus Willd.), одуванчик лекарственный (Taraxacum officinale Wigg. s.l.) подорожник большой (Plantago major L).

У Taraxacum officinale Wigg.s.l. уровень хромосомных аберраций в загрязненных зонах в 4,2 -5,3 раза превышал таковой в чистой зоне. Из всех типов повреждений наибольшее увеличение в 4,7 - 7 раз наблюдалось по «мостам».

У проростков Matricaria recutita L. уровень мутаций в загрязненных зонах в 5,4-7,5 раз превышал спонтанный. Наблюдалось увеличение всех типов повреждений хромосом: так число «мостов» и фрагментов повысилось в 5,2 и 6,4 раза.

У проростков Rumex confertus Willd из загрязненной зоны, уровень аберраций в 5,1-6,6 раза превышал таковой условно чистой зоны. Большинство аберраций наблюдаемых у конского щавеля, были фрагменты.

Уровень мутаций у Plantago major L. в различных загрязненных зонах неодинаков, в наиболее загрязненной зоне превышал таковой в условно чистой зоне в 10,2 раза.

Таким образом, у всех изученных видов растений было выявлено значительное превышение уровня мутаций в районах загрязнения по сравнению с условно чистой зоной. Самый высокий уровень хромосомных аберраций наблюдался у растений из окрестностей села, расположенного в наиболее загрязненной зоне. Следовательно наблюдалась прямая зависимость между степенью загрязнения нефтепродуктами, бенз(а)пиреном и уровнем мутаций у изучаемых видов растений.

В нашем исследовании одуванчик лекарственный был использован для определения генотоксичности почв загрязненных и тяжелыми металлами, и продуктами кустарной переработки нефти. Для сравнительного анализа действия этих разных типов загрязнителей мы приводим данные относительного (по сравнению с контролями) возрастания частоты мутаций и частоты разных типов анафазных аномалий (рис. 3).

На рисунке обозначение ЧР означает наиболее загрязненный район Чеченской республики (с. Долинск). На данной диаграмме приведено относительное возрастание уровня мутаций по сравнению с участками, выбранными в качестве чистой зоны.

Общее количество мутаций у проростков с отвалов ТГОК возрастало в 4,85 раза, частота фрагментов - в 4,6 раза, а частота «мостов» - в 6,7 раза. У проростков с отстойника НГМЗ в 1,6; 1,5 и 4,7 раза соответственно. А у проростков из населенного пункта Долинск - в 5,3; 4,9 и 7,0 раз. Таким образом, при воздействии разных типов загрязнений в большей степени возрастало количество «мостов», появление которых обусловлено сложными хромосомными перестройками. В случае влияния почв из Чеченской республики наблюдалось появление даже двойных мостов, чего не было в случае загрязнения тяжелыми металлами. Уровень возрастания частоты аномальных анафаз зависел от степени загрязнения, как в случае тяжелых металлов, так и в случае загрязнения углеводородами.

В наших исследованиях мы использовали 8 видов растений. Среди них и повсеместно произрастающие, и достаточно редкие. Все они оказались вполне пригодными для целей генетического мониторинга и чувствительными к разным типам загрязнителей. Следовательно, для определения генотоксического влияния окружающей среды можно использовать практически любые виды растений, произрастающих на данной территории.

Очень интересным является вопрос о влиянии выявляемых мутаций на морфологию растений и их продуктивность. В ряде наших работ (Джамбетова П.М. 2004; Джамбетова П.М., Реутова Н.В. и Ситников М.Н. 2005) были изучены морфологические параметры растений дикорастущей флоры, произраставших на территориях, в разной степени загрязненных нефтепродуктами. Оказалось, что во всех случаях высота растений в загрязненных зонах превышает высоту тех же видов в условно чистой зоне. Следовательно, в данном случае мы наблюдали стимулирующее влияние нефтезагрязнений на процессы роста растений. Причем, это влияние усиливалось с увеличением уровня загрязнений.

Однако, подобный тип загрязнений оказывал негативное влияние на репродуктивную функцию растений (количество цветков и семян). По всей видимости, в данном случае нарушаются процессы развития, связанные с закладкой бутонов, формированием цветков, гаметогенезом (поскольку уменьшается количество семян на одно соцветие). Таким образом, продукты кустарной переработки и горения нефти оказывают весьма противоречивое влияние на растения, стимулируют рост, но снижают фертильность и увеличивают частоту хромосомных нарушений в соматических клетках потомства этих растений.

Мы провели корреляционный анализ между уровнем мутаций и некоторыми морфологическими признаками растений и выявили очень интересные зависимости. У изученных видов наблюдалась прямая зависимость между уровнем хромосомных аберраций и высотой растений, у подорожника она на среднем уровне, а у остальных видов имеется высокая корреляция. Высокая отрицательная корреляция, существующая между уровнем хромосомных аберраций и количеством соцветий, количеством семян и их всхожестью говорит о том, что чем выше частота хромосомных нарушений, тем более угнетаются указанные признаки (табл. 7).

Таблица 7

Коэффициент корреляции частоты хромосомных аберраций с морфологическими признаками растений

Было проведено исследование влияния и другого типа загрязнений, а именно тяжелых металлов, на морфологические признаки одуванчика лекарственного, произрастающего на территории отстойника гидро-металлургичесого завода (НГМЗ табл. 8).

Таблица 8

Влияние жидких стоков НГМЗ на морфологические признаки одуванчика лекарственного (Taraxacum officinale Wigg.s.l)

В случае такого типа загрязнений оказалось, что увеличение частоты мутаций, связанное с повышенным содержанием ТМ в почве, также вызвало увеличение высоты растений, в данном случае в 1,4 раза (различия достоверны). На количество соцветий данный тип загрязнения никакого влияния не оказал, т.к. выявленные различия не достоверны. Количество семян на одно соцветие уменьшилось и эти различия достоверны.

Конечно, интересно иметь индикаторные виды, которые обитают почти повсеместно, чтобы можно было проводить сравнительный анализ результатов. Таким видом, на наш взгляд, является одуванчик лекарственный (Taraxacum officinale Wigg.s.l). Одуванчик лекарственный оказался практически универсальным видом, т.к. цветущие и плодоносящие растения можно встретить на протяжении всего летнего периода, хотя массовое цветение идет в конце мая, начале июня. Его семена не имеют периода покоя, прорастают очень быстро и имеют высокую всхожесть. Корешки проростков имеют оптимальную толщину и из них легко готовить давленые препараты хорошего качества. Этот вид оказался чувствительным к разным видам загрязнений (тяжелые металлы, полициклические ароматические углеводороды). Наблюдалась и дозовая зависимость. Поэтому мы предлагаем использовать одуванчик лекарственный как стандартный вид для определения генотоксического влияния окружающей среды.

Интересным является и вопрос о генотоксическом влиянии загрязнителей окружающей среды на популяции видов, естественно обитающих на загрязненных территориях. В наших исследованиях по мутагенному влиянию твердых отходов горно-обогатительного комбината на виды дикорастущей флоры было обнаружено, что уровень мутаций у растений ряда видов, произрастающих на отвалах комбината в 2 - 4,85 раза выше, чем у растений чистой зоны.

Дамба изучавшегося хвостохранилища (отвалов) формировалась довольно своеобразно. Она насыпалась валунно-галечниковым аллювием с гравием и песком. Флотационные хвосты перекачивались в виде пульпы. В течение года создавалась одна терраса из двух ступеней. Таким образом, в настоящее время хвостохранилище состоит из 36 разновозрастных террас с растительным покровом, находящимся на разных стадиях формирования.

Геоботанические исследования на этих территориях проводились неоднократно целым рядом исследователей (Разумов В.В., Цепкова Н.Л. 1984; Фисун М.Н., Ахматова А.И. 1999; Шхагапсоев С.Х. 2000).

По данным Цепковой Н.Л. (2004, 2005, 2006) наилучшее задернение поверхности в настоящее время отмечено на нижних, то есть старовозрастных террасах (возраст 20-37 лет), где господствуют сообщества злаковополыннометельчатые и разнотравно-полыннометельчатые. Группу злаков представляют тонконог гребенчатый, овсяница овечья, пырей ползучий, щетинник зеленый и ряд других видов. Проективное покрытие составляет 45-60%. Из перечисленных здесь растений мы определяли уровень мутаций у тонконога гребенчатого, который был повышен в 4,5 раза.

На средневозрастных террасах (10-20 лет) встречались сообщества с низким проективным покрытием, образованные рудеральными растениями: разнотравнокровельнокостровые, злаково-рудерально-разнотравные и рудерально разнотравные. Среди этих видов растений мы определяли уровень мутаций у костра кровельного, который был повышен в 2,1 раза. На этих террасах так же отмечалось наличие тонконога гребенчатого. Следовательно, за прошедший период времени (10-20 лет) представители этого вида не исчезли, а проективное покрытие (конечно, не только этим видом растений) увеличилось.

На молодых террасах возраста от 1 до 5 лет произрастали лишь отдельные особи рудеральных и пионерных видов растений: мать-и-мачеха, кресс сорный, синяк обыкновенный, белена черная, одуванчик лекарственный и др. Из перечисленных растений мы определяли уровень мутаций у одуванчика лекарственного (был повышен в 4,85 раза) и белены черной (повышение в 2,5 раза). Эти виды уже не встречались на террасах более поздних возрастов, но это может быть связано с естественной экологической сукцессией, а не с исчезновением видов в связи с повышенным уровнем мутаций, хотя однозначный вывод вряд ли можно сделать. Из этих данных крайне трудно сделать заключение о том, как влияет повышенная частота мутаций на состав растительных сообществ, тем более, что засев территории отвалов постоянно идет и за счет ненарушенных участков, расположенных на соседних склонах.

Таким образом, виды дикорастущей флоры являются очень удобным объектом для генетического мониторинга т.к. дают возможность проводить исследования in situ; учитывается влияние всего комплекса факторов окружающей среды; они обладают высокой чувствительностью к различным типам загрязнений; не требуется наличия дорогостоящей материальной базы и высококвалифицированного персонала.

Глава VIII.

Анализ состояния здоровья взрослого населения в изучаемых районах.

В наших исследованиях с использованием трех растительных тест систем, было обнаружено, что жидкие и твердые отходы Тырныаузского горно-обогатительного комбината обладают мутагенными свойствами. Растения, произрастающие на отвалах и в г. Тырныаузе имеют повышенный уровень мутаций. Естественно, экстраполяция результатов, полученных на растениях, на человека некорректна. Поэтому был проведен анализ ряда показателей, отражающих состояние здоровья населения в районе расположения ТГОК с использованием статистических данных Министерства здравоохранения Кабардино-Балкарской республики и Республиканского центра планирования семьи и репродукции.

Комбинат расположен в Эльбрусском районе Кабардино-Балкарской Республики (КБР) в г. Тырныаузе на берегу р. Баксан. Для сравнения в качестве контроля были использованы данные по Чегемскому и Черекскому районам. Эти районы по высотности, природно-климатическим условиям и этническому составу населения сходны с Эльбрусским, собственно - это три параллельно расположенных ущелья. Также было проведено сравнение с показателями по республике (КБР) в целом.

В изученных районах и по республике в целом в период с 1995 по 2003 гг. наблюдалось снижение рождаемости. За рассматриваемый период рож даемость в загрязненном Эльбрусском районе и в республике в целом снизилась в 1,3 раза, в чистом Чегемском районе - в 1,9 раза, а в Черекском районе в 1,6 раза. Следует отметить, что рождаемость в Эльбрусском районе в течение всего анализируемого периода была несколько ниже даже обще республиканских показателей.

Показатели смертности в определенной степени могут отражать и негативное влияние окружающей среды. В исследуемых районах прослеживался незначительный рост смертности населения с некоторым снижением в 2003 году. В Эльбрусском районе и в КБР этот показатель вырос в 1,1 раза, а в Чегемском районе - в 1,3 раза.

На рис. 4 приведены данные по приросту населения за рассматриваемый период. Здесь четко просматривается тенденция падения прироста населения за 9 лет. Эльбрусский район первым в республике вышел на отрицательные показатели прироста населения.

Таким образом, загрязненный Эльбрусский район характеризуется вполне благополучными данными по показателям смертности населения, которые ни в коей мере не превышают ни данные по чистым Чегемскому и Черекскому районам, ни по республике в целом. Они были даже несколько ниже в целом за весь рассматриваемый период. А вот рождаемость была самой низкой в республике и даже ниже показателей по РФ и ЮФО. Так что низкий и даже отрицательный прирост населения в данном районе связан не с высокой смертностью, а с низкой рождаемостью.

Как общая заболеваемость, так и заболеваемость по ряду нозологий во всех изученных районах была либо ниже, либо соответствовала общереспубликанским значениям. Причем, для Эльбрусского и Чегемского районов это снижение по ряду заболеваний статистически значимо, а для Черекского подобная тенденция просматривается (табл. 9).

Таблица 9

Средние данные по заболеваемости взрослого населения за 1995-2003 гг. (на 100000 населения)

Если суммировать все эти результаты, то становится очевидным, что состояние здоровья населения во всех изученных районах в целом вполне соответствовало республиканским показателям, а по некоторым заболеваниям (болезни органов пищеварения и мочеполовой системы) даже лучше, чем по республике в целом. Как известно целый ряд мультифакториальных заболеваний связан с наследственной предрасположенностью, которая в разных популяциях будут различной. Это тем более следует учитывать, что численность балкарцев, населяющих данные районы, невелика, всего 70 тысяч.

Только по заболеваниям костно-мышечной системы и соединительной ткани загрязненный Эльбрусский район значимо отличался от чистого Чегемского, что можно объяснить особенностями загрязнения данного региона. Как известно, избыточное поступление молибдена в организм человека ведет к нарушению обмена пуриновых соединений, вследствие чего увеличивается образование мочевой кислоты. Она плохо растворяется в воде и, отлагаясь в тканях, вызывает так называемую молибденовую подагру (А.В. Авцын 1991).

Следовательно, при анализе влияния промышленных предприятий на население необходимо учитывать не только общий уровень заболеваемости, но и структуру заболеваний, которая может быть связаны с особенностями действия конкретных приоритетных загрязнителей. Во-вторых, при проведении подобного рода исследований необходимо учитывать особенности быта и питания местного населения, которые могут влиять на общую картину влияния промышленных предприятий на население региона.

Одним из показателей наличия мутагенного влияния загрязнителей окружающей среды является рост онкологических заболеваний. Но следует отметить, что не все мутагены являются канцерогенами. Поскольку мутагенное влияние отходов ТГОК мы обнаружили, то следующим этапом нашей работы был анализ частоты онкологических заболеваний в районе расположения вольфрамо-молибденового комбината.

В период с 1995 по 2002 гг. наблюдался рост числа больных злокачественными новообразованиями (ЗНО) во всех изученных районах. Так в Чегемском районе количество больных выросло с 640,2 до 857,1; в Черекском с 653,2 до 870; в Эльбрусском - с 460,7 до 835,2; в КБР - с 855,6 до 1072,3.

Если сравнивать между собой регионы, то и в чистых Чегемском и Черекском, и в загрязненном Эльбрусском количество больных с ЗНО несколько меньше, чем по республике в целом (табл.10).

Таблица 10

Средние данные по заболеваемости ЗНО на 100000 населения за период 1996 - 2005 гг. (по локализациям)

У населения, проживающего в районе расположения горно-обогатительного комбината, не было выявлено повышенной частоты онкологических заболеваний по сравнению с чистыми районами и республикой в целом. Это касается как общего числа заболеваний, так и заболеваемости по отдельным локализациям. Более того, даже просматривалась тенденция некоторого снижения частоты онкологических заболеваний в загрязненном Эльбрусском районе по сравнению с обще республиканскими показателями. Для новообразований в целом это снижение было даже статистически значимым.

Таким образом, загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами не привело к росту онкологических заболеваний у населения региона. Эти наши результаты вполне согласуются с литературными данными. Так P. Boffetta (2006) пришел к выводу, что из всех известных типов загрязнителей окружающей среды доказанное повышение частоты онкологических заболеваний у населения вызывают только асбест, радон и табачный дым. Для других загрязнителей окружающей среды, включая пестициды, диоксины и электромагнитные поля, связь с повышением риска канцерогенеза не доказана.

Другим возможным объяснением факта отсутствия свидетельств канцерогенного действия тяжелых металлов на население загрязненного Эльбрусского района может быть взаимодействие металлов между собой. Так известно, что цинк и медь снижают токсичность ряда металлов (и молибдена в том числе), а концентрации этих металлов изучаемом регионе так же повышены. И, кроме того, следует учитывать и этнические особенности населения, т.к. наследственная компонента в состоянии здоровья составляет 20,4%, что почти равно влиянию окружающей среды (19,9%).

Глава IX.

Частота заболеваний, обусловленных генетическими причинами в исследуемых районах.

Как отмечал Баранов В.С. (1999) неблагоприятное влияние вредных экологических факторов на геном человека приводит к увеличению генетического груза в популяциях. В понятие генетического груза входят, в том числе, и спонтанные аборты, мертворождения, врожденные пороки развития, моногенные и хромосомные синдромы. Поскольку нами было обнаружено, что отходы горно-обогатительного комбината обладают мутагенным влиянием и, следовательно, могут вызывать увеличение генетического груза у населения, проживающего на данной территории, мы провели анализ этих данных в изучаемых районах.

Проведенный анализ свидетельствует, что в районе расположения горно-обогатительного комбината (Эльбрусский район) имело место статистически значимое увеличение частоты спонтанных абортов (табл. 11).

Основной причиной спонтанных абортов являются мутации (Лазюк Г.И. 1991). По данным Н.П.Бочкова (2002) не менее чем в 50% случаев прерванных беременностей у плодов имеются либо врожденные пороки развития, либо наследственные болезни. Поскольку других факторов, которые могли бы быть причиной этого (например - влияние условий высокогорья, этнических особенностей населения) в сравниваемых районах не было, то остается предположить, что причиной повышенного уровня спонтанных абортов являлось влияние загрязнения окружающей среды в зоне расположения горно-обогатительного комбината.

Таблица 11

Частота самопроизвольных абортов (средние показатели за 2000-2006 гг.)

Интересно отметить, что уровень мутаций у растений, растущих на отвалах комбината в 2 - 2,5 раза превышал таковой в чистой зоне. Частота мутаций у одуванчика лекарственного (Taraxacum officinale Wigg.s.l) растущего в г. Тырныаузе в 3,2 был выше, чем у растений чистой зоны. При оценке генотоксического влияния почв с отвалов ТГОК с использованием сои (Glycine max. (L.) Merrill) линии Т219 было обнаружено, что эти почвы вызывают возрастание уровня мутаций в 2,6 раза. Все эти цифры почти совпадают с превышением частоты спонтанных абортов в Эльбрусском районе по сравнению с чистым Черекским районом и республикой в целом.

Что касается врожденных пороков развития, то по их частоте в Эльбрусском районе статистически значимого превышения не наблюдалось. Базовая частота встречаемости врожденных пороков развития в России составляет от 10 до 30 на 1000 родов (Романенко О.П., Клюева С.К.2004). В КБР эта частота была ниже и составляла 8,6, в загрязненном Эльбрусском районе - 8,9 и в чистом Черекском районе - 4,1. Таким образом, загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами сопровождалось тенденцией к увеличению частоты врожденных пороков развития. А в целом по республике этот показатель значительно ниже, чем по России в целом.

Что касается частоты мертворождений и смертности детей в перинатальном периоде, то по этим показателям загрязненный Эльбрусский район не отличался от чистого Черекского района и республики в целом. По частоте выявленных наследственных заболеваний, обусловленных хромосомными аберрациями и доминантными мутациями, статистически значимых различий так же не было выявлено.

Нам показалось весьма интересным проанализировать соотношение полов новорожденных в изучаемых регионах. Известно, что генетический механизм определения пола у млекопитающих обеспечивает расщепление потомства по полу 1:1. У человека вторичное соотношение полов при рождении составляет 100 девочек на 106 мальчиков (А.В. Яблоков, А.Г. Юсупов. 1998). Мы приводим данные по всем трем районам за период 1996 - 2006 гг полученные в Федеральной службе государственной статистики по КБР (табл. 12).

Таблица 12

Соотношение новорожденных по полу (мальчики: девочки) в изучаемых районах (данные КБРстат)

Поскольку различия в соотношении полов новорожднных между изучаемыми районами статистически не значимы, то можно говорить только о тенденции к некоторому увеличению числа девочек относительно числа мальчиков в загрязненном Эльбрусском районе по сравнению с контрольными районами. Можно предположить, что это связано с преимущественной элиминацией плодов мужского пола и является следствием повышенного уровня спонтанных абортов в загрязненном Эльбрусском районе.

Заключение

В данной работе мы изучили возможность применения трех растительных тест-систем для выявления генотоксического потенциала тяжелых металлов и провели сравнительный анализ их чувствительности. Все три тест-системы оказались вполне пригодными для этих целей. Данные, полученные на разных тест-системах, хорошо совпадали. На основании полученных результатов были составлены ряды токсичности и мутагенности изученных металлов, которые хорошо совпадали для разных тест-систем. Наиболее чувствительным тестом оказалась C. capillaris L. (хромосомные аберрации в клетках корневой меристемы).

Эти же три тест-системы были использованы и для оценки мутагенного потенциала жидких отходов предприятий цветной металлургии и также оказались вполне пригодными для этих целей. Наиболее удобной и простой в работе оказалась соя линии Т219. Именно эта тест-система была использована и для исследования генотоксичности почв с разными типами загрязнений (тяжелые металлы и продукты горения и кустарной переработки нефти). И для этих целей данная тест-система оказалась вполне пригодной и даже более чувствительной, чем тест Эймса в случае с нефтезагрязнениями.

Весьма многообещающими для целей генетического мониторинга загрязнения окружающей среды являются растения дикорастущей флоры. В наших исследованиях были использованы разные виды растений, как широко распространенные, так и более редкие. И в случае загрязнения тяжелыми металлами, и в случае нефтезагрязнений частота аномальных анафаз возрастала пропорционально уровню загрязнений. Таким образом, эта очень простая методика является практически универсальной для генетического мониторинга in situ. Из всех использованных нами видов растений можно рекомендовать для генетического мониторинга одуванчик лекарственный (Taraxacum officinale Wigg.s.l).

Весьма интересным и совершенно не исследованным является вопрос о том, как влияет повышенный уровень мутаций на растения. В случае нефтезагрязнений он вызывал увеличение высоты растений и снижение фертильности. Уменьшалось число соцветий и семян, а также всхожесть.

В случае воздействия тяжелых металлов с повышением частоты мутаций также увеличивалась высота растений и снижалось количество семян на одно соцветие, т.е. имела место такая же зависимость, как и в случае нефтезагрязнений.

Также совершенно не исследованным является и вопрос о влиянии повышенного уровня мутаций на растительные сообщества. В связи с особенностями формирования отвалов горно-обогатительного комбината была использована возможность сопоставить уровень мутаций и наличие ряда растений в разновозрастных растительных сообществах. В сообществах старшего возраста (более 10 лет) отсутствовали растения, которые первыми заселяли террасы. Это одуванчик лекарственный (уровень мутаций повышен в 4,85 раза по сравнению с чистой зоной) и белена черная (Hyoscyanus niger) (уровень мутаций повышен в 2,5 раза). С другой стороны, на средневозрастных (10-20 лет) и старовозрастных (20-37 лет) террасах росли тонконог гребенчатый (Koeleria cristata) и костер кровельный (Anisantha tectorum) у которых уровень мутаций был также повышен в два и более раза. Следовательно, эти виды за прошедший период времени не исчезли из сообществ. Поэтому на имеющемся материале на данный момент невозможно сделать однозначный вывод о том, с чем связано исчезновение пионерных видов - с повышенным уровнем мутаций или просто с закономерностями восстановительной сукцессии.

Еще одним вопросом, широко обсуждаемым в настоящее время, является проблема влияния выявленной генотоксичности, а также уровня загрязнения компонентов окружающей среды, на здоровье населения. В данном исследовании были проанализированы рождаемость и смертность, заболеваемость, как общая, так и по отдельным нозологиям, частота онкологических заболеваний (в том числе и по локализациям) взрослого населения, частота спонтанных абортов, частота рождения детей с врожденными пороками развития (ВПР), частота мертворождений и детской смертности в первые 24 часа жизни, и частота ряда наследственных заболеваний, а также соотношение полов новорожденных в районе расположения горно-обогатительного комбината и в чистых контрольных районах (Черекском и Чегемском) соответствующих ему по геоклиматическим особенностям и этническому составу населения. В результате сравнительного анализа было выявлено, что из всех перечисленных заболеваний в загрязненном Эльбрусском районе увеличена только частота спонтанных абортов. Этот район так же характеризовался низкой рождаемостью.

Таким образом, высокий уровень загрязнения почв, речной воды, атмосферного воздуха и растений тяжелыми металлами в районе расположения горно-обогатительного комбината не привел к росту смертности, заболеваемости, частоты онкологических заболеваний и рождению детей с ВПР и наследственными заболеваниями. Имело место только возрастание частоты спонтанных абортов. По литературным данным они в основном обусловлены мутациями.

Следовательно, результаты, полученные на растительных тест-системах и видах дикорастущей флоры, имеют прогностическую ценность для оценки возможного ущерба здоровью населения. Поэтому их вполне можно рекомендовать для первого этапа мониторинга генетической безопасности окружающей среды. Для этих целей предлагается использовать сою (Glycine max (L.) Merill) линии Т219 из растительных тест-систем, и растения дикорастущей флоры. Из растений дикорастущей флоры можно рекомендовать одуванчик лекарственный (Taraxacum officinale Wigg.s.l).

В результате проведенных исследований мы пришли к следующим выводам:

Выводы.

1. В сравнительном аспекте три использованные растительные тест-системы (C. capillaris L,традесканция клона 02 и Glycine max. (L.) Merill. линии Т219), чувствительные к токсическому и мутагенному действию тяжелых металлов, позволяют выявить генотоксический потенциал жидких отходов металлургических предприятий.

2. Предлагаемая методика использования растительной тест-системы сои (Glycine max. (L.) Merill) линии Т219 для определения генотоксического влияния окружающей среды является наиболее приемлемой и позволяет выявить генотоксический эффект как органических (продукты горения и переработки нефти), так и неорганических (тяжелые металлы) загрязнителей окружающей среды.

3. Из широкого круга использованных нами видов дикорастущей флоры одуванчик лекарственный (Taraxacum officinale Wigg.s.l) является наиболее чувствительным и экономически выгодным объектом для целей генетического мониторинга. Генотоксическое влияние проявляется в ряде фенотипических изменений: высокий рост растений, наблюдаемый в регионах с высоким уровнем загрязнения, сочетающийся с пониженной репродуктивной функцией растений (снижение количества соцветий и семян).

4. Предложенная методика определения генотоксического влияния окружающей среды с использованием растительной тест-системы сои (Glycine max. (L.) Merill) линии Т219 и видов дикорастущей флоры является достаточно чувствительной к разным типам загрязнений и оптимальной для целей генетического мониторинга.

5. Анализ общего уровня заболеваемости в районе расположения горно-обогатительного комбината на протяжении 9-летнего периода по сравнению с контрольными регионами не выявил повышения заболеваемости в целом. Однако установлен повышенный уровень частоты заболеваемости костно-мышечной системы и соединительной ткани у населения загрязненных регионов. Высказана гипотеза, что эта патология связана с особенностями загрязнения, а именно - с повышенным содержанием молибдена в воде, который вызывает нарушения пуринового обмена в живых организмах.

6. У населения в районе расположения горно-обогатительного комбината за 10-летний период не выявлено повышения частоты онкологических заболеваний, врожденных пороков развития и ряда наследственных заболеваний. Общие показатели смертности населения в исследуемом районе не превышены. Вместе с тем, наблюдается четкая тенденция к повышению частоты спонтанных абортов, что является одним из признаков генетического неблагополучия.

7. Обнаружение генотоксического эффекта на ряде чувствительных растительных тест-систем и видов дикорастущей флоры по совокупности исследуемых признаков (фенотипические и цитогенетические изменения) в районе расположения горно-обогатительного комбината по сравнению с контрольными регионами имеет определенную прогностическую ценность для оценки возможного ущерба здоровью населения.

Список основных трудов, опубликованных по теме диссертации

1. Таова В.И., Реутова Н.В. К вопросу о влиянии серебра на целлюлозолитическую активность почвы. // В кн.: Высокогорные экосистемы под воздействием человека. Труды ВГИ. Вып. 71. 1988. М. Гидрометеоиздат. С. 105-110.

2. Таова В.И., Реутова Н.В. Влияние серебра на нитрификационную способность почвы. // В кн.: Высокогорные экосистемы под воздействием человека. Труды ВГИ. Вып. 79. 1990. М. Гидрометеоиздат. С. 110-116.

3. Реутова Т.В., Масловская Е.Н., Реутова Н.В., Воробьева Т.И., Гущина Л.П., Таова В.И. Некоторые результаты исследования загрязнения природных объектов тяжелыми металлами на Северном Кавказе. // В кн.: Высокогорные экосистемы под воздействием человека. Труды ВГИ. Вып. 71. 1988. М. Гидрометеоиздат. С. 15-23.

4. Реутова Н.В., Шевченко В.А. Мутагенное влияние солей серебра и свинца. // Тез. докл. Всесоюзного координационного совещания по мутагенам окружающей среды. Москва - Самарканд. 1990. С. 154-155.

5. Реутова Н.В., Шевченко В.А. О мутагенном влиянии двух различных соединения свинца. // Генетика. 1991. Т.27. № 7. С.1275-1278.

6. Реутова Н.В., Шевченко В.А. Серебро как возможный мутаген. // Генетика. 1991. Т. 27. №7. С.1280-1284.

7. Реутова Н.В., Шевченко В.А. Мутагенное действие неорганических соединений серебра и свинца на традесканцию. // Генетика.1992. Т.28. №9. С.89-96.

8. Реутова Н.В. Мутагенное влияние иодидов и нитратов серебра и свинца. // Генетика. 1993. Т.29. № 6. С. 928-934.

9. Реутова Н.В., Косухина Н.А. К вопросу о генетической безопасности сточных вод Нальчикского гидрометаллургического завода. // В кн.: Экологические проблемы г. Нальчика. Нальчик. КБО РЭА. 1998. с. 114-117.

10. Гогуа М.Л., Керефова М.К., Реутова Н.В. Исследование генотоксического потенциала вольфрамата натрия на традесканции клона 02. //В кн. Актуальные вопросы биологии и медицины. Нальчик. 1999. С. 33-34.

11. Волкова Н.С., Реутова Н.В. Молибден как возможная причина повышения спонтанного уровня мутаций у растений с отвалов Тырныаузского вольфрамо-молибденового комбината. VII чтения им. В.И. Вернадского. Москва. Апрель 2000 г.

12. Барашева А.А., Реутова Н.В. Хвостохранилища Тырныаузского вольфрамо-молибденового комбината как объект генетической опасности. (http://vernadsky.dnttm.ru/raboty2001/e6/w01216.htm).

13. Реутова Н.В. Изучение мутагенного потенциала соединений меди и модификация эффектов иодистым серебром. // Генетика. 2001. Т. 37. №5. С. 617-623.

14. Воробьева Т.И., Гущина Л.П., Жинжакова Л.З., Реутова Н.В., Цепкова Н.Л., Черняк М.М. Исследование химическими и биологическими методами эффектов долговременного воздействия промышленных отходов на горные экосистемы на примере Тырныаузского вольфрамо-молибденового комбината.//В кн. Актуальные вопросы экологии и охраны природы экосистем южных регионов России и сопредельных территорий. Краснодар. 2004. С. 269-272.

15. Реутова Т.В., Реутова Н.В., Цепкова Н.Л. Сравнительная характеристика посттехногенного и фонового ландшафтов в районе Северной депрессии Центрального Кавказа. // Материалы международной конференции «Устойчивое развитие горных территорий: проблемы и перспективы интеграции науки и образования» Владикавказ. 2004. С. 262-264.

16. Реутова Н.В., Воробьева Т.И., Реутова Т.В. Некоторые подходы к оценке мутагенного влияния отходов промышленных предприятий на окружающую среду. // Генетика. 2005. Т. 41. № 6.С. 1-5.

17. Reutova N.V., Vorobyeva T.I., Reutova T.V. Some Approaches to Evaluation of the Mutagenic Effect of Industrial Waste on the Environment. // Russian Journal of Genetics. 2005. Vol. 41, № 6 P. 608 - 612

18. Реутова Н.В., Елканова З.З., Воробьева Т.И., Реутова Т.В. Оценка генетического влияния вольфрамо-молибденового комбината. // Медицинская генетика. 2005. № 6. С. 258.

19. Джамбетова П.М., Реутова Н.В., Ситников М.Н. Влияние нефтезагрязнений на морфологические и цитогенетические характеристики растений. // Экологическая генетика. 2005. Т.III. Вып. 4. С. 5-11.

20. Джамбетова П. М., Реутова Н.В. Чувствительность растительных и бактериальных тест систем при определении мутагенного влияния нефтезагрязнений на окружающую среду. //Экологическая генетика. 2006.Т.VI. № 1. С. 22-27.

21. Reutova N.V., Dzambetova P.M. Optimal test-systems for the first stage of the genetic monitoring of the environmental pollution. // European Jornal of Natural History. 2006. № 3. P. 120.

22. Реутова Н.В., Джамбетова П.М. Одуванчик лекарственный (Taraxacum officinale Wigg. S.l.) как удобный объект для генетического мониторинга загрязнения окружающей среды. // Экологическая генетика. 2006. Т.VI. № 3. С. 3-6.

23. Реутова Н.В., Воробьева Т.И., Реутова Т.В., Тумова А.М. Анализ заболеваемости населения в районе расположения вольфрамомолибденового комбината. //Гигиена и санитария. 2007. № 4. С. 13-15.

Размещено на Allbest.ru