CC BY
12МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПЫЛЬЦЫ
В.Н.Кобзарь
Кыргызско-российский славянский университет, г. Бишкек
Резюме: Возросший уровень и удлинение сроков вегетации пыльцы делают проблему поллинозов в городской среде более актуальной. Существуют убедительные доказательства, что взаимодействие между пыльцой и загрязнением окружающей среды увеличивает аллергенность пыльцы. Тем не менее, до сих пор не ясен механизм влияния загрязнителей на пыльцу аллергенных растений. В связи с этим цель настоящего исследования - моделирование процесса загрязнения пыльцы в эксперименте. Проведенные исследования позволили оценить направленное действие тех или иных загрязнителей окружающей среды на пыльцу глобальных и региональных аэроаллергенов. Обычно бенз-а-пирен и сигаретный дым, осаждаясь на поверхности пыльцы, изменяли характер скульптурных элементов, что приводило к образованию легко распадающихся скоплений, образуя новый аллерген с неизвестными до сих пор свойствами.Загрязнители неорганической природы (NO2, SO2, CO) воздействовали на структуру способствуя деформации, перфорации и изменению скульптуры поверхности пыльцевых зерен.так как она легко адсорбирует газообразные вещества, которые проникая в ее полость, вызывают структурные изменения. УФ-облучение сильно изменяет форму у всех экспериментально обработанных пыльцевых зерен, исключая полынь горькую.
Чацчалардын булгануу процессин моделдее
В.Н.Кобзарь
Корутунду: КeбeЙYY децгээли жана чацчалардын вегетация мeeнeтYHYн узаруусу шаар чeйрeсYндe поллиноз проблемасын eтe актуалдуу кылат. Чацчалар менен булганган айлана чeйрeнYH ортосундагы eз ара байланыш чацчалардын аллергендYYЛYГYH кYчeтe тургандыгын аныктоочу ишенимдYY далилдер бар. Ошону менен бирге дагы деле аллергендик eсYмдYктeрдYH чацчаларына булгагычтардын таасир берYY механизми белгисиз. Ушуга байланыштуу бул изилдeeлeрдYH максаты - эксперимент™ жYргYЗYY менен чацчалардын булгануу процессин моделдee. ЖYргYЗYЛгeн изилдeeлeр айлана чeйрeнYH тигил же башка булгагычтарынын глобалдык жана регионалдык аэроаллергендердин чацчаларына багытталган таасир-лерин баалоого MYMKYHЧYЛYK берди. Адатта бенз-а-пирен жана тамеки TYTYHY чацчанын YCTYHKY бетине TYШYY менен элементтердин скульптуралык MYнeзYH eзгeрткeн, бул белгисиз касиеттери бар болгон жацы аллергендерди TYЗYY менен жецил бeлYHYYЧY чогулмалардын пайда болуусуна алып келген. Органикалык эмес табияттагы булгагычтар (NO2, SO2, CO) чацча бYртYKчeлeрYHYH YCTYртeн болгон скульптурасынын eзгeрYYCYнe, деформациясына, перфорациясына TYрткY берYY менен анын структурасына таасир берген, анткени ал анын кeцдeЙYнe кирYY менен газ TYPYHдeгY заттарды жецил сицирип алат да структурасынын eзгeрYYCYнe алып келет. УФ-нурлануусу эрменден башкасынын бардык эксперимент жYргYЗYЛгeн чацча бYртYKчeлeрYHYH формасын eTe eзгeртeт.
MODELING OF POLLUTION POLLEN
V.N.Kobzar Kyrgyz-Russian Slavic University, Bishkek Institute for Occupational Health, occupational diseases and industrial ecology, Almaty, Kazakhstan Regional occupational pathology center of Zhambyl region, Taraz
Abstact. The goal of this study - simulation of contamination of pollen in the experiment. The research allowed to evaluate the directional effect of various environmental pollutants on global and regional pollen aeroallergens. Contaminants inorganic nature (NO2, SO2, CO) impacted structure, promoting deformation and perforation change sculpting surface of the pollen grains. since it readily adsorbs gaseous substances, which penetrate into its cavity to cause structural changes. UV irradiation is greatly changes the shape of all the experimentally treated pollen grains, except wormwood.
За последние десятилетия резко увеличилась аллергия на пыльцу, особенно у жителей городских районах. Благодаря изменению климата, удлинились сроки присутствия нативной и тератоморфной аллергенной пыльцы в воздухе и, следовательно, возросли аллергенные риски для здоровья людей. Прогнозируют, что к 2040 г. количество пыльцы увеличится вдвое и многим странам грозит эпидемия аллергических заболеваний.В мире будет примерно в 1,5-2 раза больше пыльцы, что может просто убить многих аллергиков, предупреждает Леонард Биелори, профессор Университета Ратгерс.
Существуют убедительные доказательства, что взаимодействие между пыльцой и загрязнением окружающей среды увеличивает аллергенность пыльцы. Тем не менее, до сих пор не ясен механизм влияния загрязнителей на пыльцу аллергенных растений [1].
Цель настоящего исследования - моделирование процесса загрязнения пыльцы в эксперименте.
Материалы и методы
С целью изучения направленного воздействия загрязнителей нами экспериментально обработана
МЕДИЦИНА
ежемесячный научно-практическии медицинским журнал
экологически чистая (ВДНХ, г. Бишкек, биостанция, г.Чолпон-Ата) нормально развитая пыльца глобальных аэроаллергенов ежи сборной и полыни горькой. Для этого она помещалась на ультратонкий фильтр в середину герметически закрытого специально сконструированного сосуда (рационализаторское изобретение), где вакуум создавался с помощью насоса.
Экспериментальная обработка пыльцы осуществлялась: сигаретным дымом от 2 сигарет; УФ лучами с 265 и 365 нм (экспозиция в течение 2-3 ч); SO2, N02, СО (каждый газ отдельно и в различной последовательности по газоотводной трубке вводили в сосуд с пыльцой). Экспозиция газов составляла 2; 4 и 24 ч. После нагревания образующиеся пары бенз(а)пирена по газоотводной трубке вводили в сосуд с пыльцой. Кроме того, пыльца была обработана следующими комбинациями загрязнителей: бенз(а)пирен и S02 - 4 ч, бенз(а)пирен и N02 - 30 мин, S02 и N02 - 30 мин.
Результаты исследования и их обсуждение
Эффект действия загрязнителей на аллергенную пыльцу зависит от: концентрации, специфики, экспозиции, устойчивости или чувствительности вида и стадии формирования. Вероятно, наиболее существенными факторами можно считать концентрацию и длительность воздействия загрязнений.
Пыльца ежи сборной является адекватной тест-системой загрязнения окружающей среды, поскольку она чувствительна к эффекту действия загрязняющих веществ. Экспериментальная обработка указанной пыльцы сигаретным дымом показала, что адсорбции частиц на поверхности, изменяла скульптуру экзины, собирая пыльцевые зёрна в легко распадающиеся поллиады (фот.1). Бенз(а)пирен, уровень которого резко возрос в воздухе г. Бишкек, адсорбируясь на поверхности экзины, изменял ее скульптурные элементы, подобно сигаретному дыму. В итоге пыльца собиралась в группы, распадающиеся только после ацетолизной обработки.
Более выраженные изменения в пыльце ежи сборной происходили в итоге последовательной обработки загрязнителями. Воздействие сначала бенз(а)пиреном, а затем N02 приводило к деполимеризации спорополленина и разрушению экзины (фот. 3). Кроме того, на поверхности отдельных зерен образовались какие-то химические вещества в виде длинных тонких нитей (фот. 4).
Последовательная контаминация пыльцы ежи сборной бенз(а)пиреном и S02 способствовала образованию кристаллов в виде параллелепипеда. Структурных изменений не выявлено (фот. 5).но изолированное воздействие S02 на эту пыльцу вызывало сильную степень деформации.
Экспериментальная обработка пыльцы ежи сборной СО приводила к разнообразным повреждениям. Этот газ разъедал скульптуру поверхности, образуя перфорацию различной степени выраженности: от мелких отверстий до каверн. Верхний
покровный слой деполимеризовался, оплавлялся и оставался только подстилающий слой (фот. 6).
Результаты мониторинга пыльцы полыни горькой продемонстрировали ее устойчивость к комплексному действию загрязнителей. Вследствие этого после обработки. УФ лучами, форма пыльцевых зёрен практически не изменялась. При ее контаминация бенз(а)пиреном на поверхности зкзины образовывался слабый налет. Эта пыльца толерантна и к воздействию S02, но чувствительна - к N0^ являющегося сильнейшим фотоокислителем. В этом случае е покровный слой экзины полностью растворялся, что способствовало объединению зёрен в устойчивые конгломераты.
Как показали результаты исследований, пыльца ежи сборной наиболее чувствительна к действию загрязнений, а пыльца сорных трав, наоборот, то-лерантана, за исключением N0^ Такое повреждение пыльцы является результатом закисления или фотоокисления. Экспериментальная обработка высокой концентрацией N02 приводит к полному исчезновению скульптуры поверхности. Но в большинстве случаев его уровень в окружающей среде не так значителен, чтобы вызвать такие сильные изменения, как в экспериментальных исследованиях.
Проведенные исследования позволяли оценить направленное действие тех или иных поллютан-тов. Обычно бенз-а-пирен и сигаретный дым, осаждаясь на поверхности пыльцы, изменяли характер скульптурных элементов, что приводило к образованию легко распадающихся скоплений. Как известно, измененная пыльца действует на организм человека по типу гаптена, так как в результате адсорбции образуется новый аллерген с неизвестными до сих пор свойствами.
Загрязнители неорганической природы (N0^ S02, С0) воздействовали на структуру, способствуя деформации, перфорации и изменению скульптуры поверхности пыльцевых зерен. Указанное, по-видимому, связано с тем, что пыльца может легко абсорбировать газообразные вещества, которые проникая в полость пыльцевого зерна, вызывают его структурные изменения. Показано, что УФ-облучение сильно изменяет форму у всех экспериментально обработанных пыльцевых зерен, исключая полынь горькую.
В атмосферном воздухе загрязняющие вещества присутствуют в различных сочетаниях, в результате чего эффекты их совместного или последовательного воздействия на пыльцу отличаются от изолированного действия одного вещества. Такие комплексные воздействия могут приводить к антагонистическим, аддитивным или синергическим эффектам.
Резюмируя результаты настоящих исследований, необходимо подчеркнуть, что пыльца более устойчива к воздействию загрязнений на этапе зрелости, чем в процессе формирования. Таких серьезных изменений, диагностированных нами
Фот. 1-2. Экспериментальная обработка пыльцы ежи сборной табачным дымом
(увеличение х 2 000-3 000)
Фот. 3-4. Экспериментальная обработка пыльцы ежи сборной бенз(а)пиреном и N02
(увеличение х 2 000- 3 000)
Фот. 5-6. Экспериментальная обработка пыльцы ежи сборной S02 и СО (увеличение х 1 000-3 000)
при изучении пыльцы непосредственно с растений, в экспериментально обработанной не выявлено.
Итак, исследование эффектов действия загрязнителей на пыльцу в эксперименте помогает уяснить их механизмы, в зависимости от специфики и интенсивности загрязняющих веществ. Особое внимание следует обратить на необходимость дальнейшего выполнения экспериментальных работ, в которых детально определялся бы механизм действия загрязнителей на пыльцу, а не просто накапливались данные об эффектах их воздействия. Понимание этого механизма, использование его при завершающем анализе результатов требуется для построения основных моделей, исследования разнообразных процессов, происходящих в окру-
жающей среде. В свете выявленных эффектов действия загрязнителей неорганической и органической природы становится понятным появления многих типов изменчивости у пыльцы.
Литература
1. Lazaro G.Cuinico. Effect of air pollutant NO2 on Betula pendula, Ostrya carpinifolia and Carpinus betulus pollen fertility and human allergenicity. - EnvironmentalPollution 12/2013; 186.- C. 50-55.
Сведения об авторе:
Вера Николаевна Кобзарь - доктор биологических наук, профессор медицинского факультета КРСУ.
