ОБОСНОВАНИЕ ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ (ПДК) МАНКОЦЕБА ДЛЯ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ РЫБОХО- ЗЯЙСТВЕННОГО ЗНАЧЕНИЯ Текст научной статьи по специальности «Математика»

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ТОКСИКОЛОГИЯ

УДК574.5: 57.044

Обоснование предельно допустимой концентрации (ПДК) Манкоцеба для водных объектов рыбохозяйственного значения

А.С. Федотов

Разработана предельно допустимая концентрация (ПДК) Манкоцеба для водных объектов рыбохозяйственного значения. Для обоснования ПДК Манкоцеба проведены исследования по оценке стабильности в воде, влиянию на органолептические и санитарные показатели водной среды, простейших, низшую и высшую водную растительность, зоопланктонные и зоо-бентосные организмы, эмбрионы, предличинки и взрослых рыб, дана оценка генотоксичности. По результатам экспериментальных данных установлено лимитирующее звено - предличинки рыб, для

Введение. В связи с широким применением в сельском хозяйстве пестицидов существует возможность попадания самих веществ и вредных продуктов их распада в водоемы рыбохозяйственного значения. Поэтому существует необходимость регламентации их для воды рыбохозяйственных водоемов путем установления предельно допустимых концентраций

(пДКх).

Манкоцеб предназначен для применения в сельском хозяйстве в качестве активно действующего вещества (а.д.в.) различных препаративных форм пестицидов.

ISO: Манкоцеб; IUPAC: марганец этиленбис-ди-тио-карбамат (полимерный комплекс цинковой соли); CAS №: 8018-01-7; химический класс: дитиокарбамат; структурная формула: [-SCSNHCH2CH2NHCSSMn-] x(Zn)y; эмпирическая формула: (СДМп N2S4)x(Zn)y; молекулярная масса: 266,31; агрегатное состояние: твердое (кристаллы); цвет, запах: серо-желтого цвета со специфическим запахом; давление пара в мм рт. ст. при 20 °С: незначительное; растворимость в воде: 6 мг/л при 20 °С; растворимость в органических растворителях, мг/100 мл: практически нерастворим в большинстве органических растворителей; температура плавления: разлагается без плавления при 192°С; температура кипения: разлагается при дистилляции; температура вспышки/возгорания: 126°C; стойкость в водных растворах (рН 3-10) при 20 °С: период полураспада при гидролизе при рН 5 - 20 дней, рН 7 -

которых максимальная недействующая концентрация является определяющей для установления ПДК. С учетом лимитирующего звена и коэффициентов стабильности, материальной и функциональной кумуляции определена окончательная величина ПДК Манкоцеба для воды водных объектов рыбохозяйственного значения - 0,0001 мг/л. ЛПВ - токсикологический. Класс опасности - 3 (опасное вещество).

Ключевые слова: вещество, тест-объекты, токсичность, концентрация

17 часов, рН 9 - 34 часа; плотность: 450-550 г/л [3].

Цель исследования - разработка и обоснование предельно допустимой концентрации Манкоцеба для водных объектов рыбохозяйственного значения.

Материалы и методы исследования. Методической основой служили «Методические указания по разработке нормативов качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативов предельно допустимых концентраций вредных веществ в водах водных объектов рыбохо-зяйственного значения» (Приказ Росрыболовства № 695 от 04.08.09 г.) [2].

Концентрации в экспериментальной среде учитывали по внесению навесок исследуемого вещества в воду.

Представлены и обобщены материалы по оценке стабильности вещества в воде, влиянию его на ор-ганолептические показатели водной среды, гидрохимический режим модельных водоемов, процессы самоочищения водной среды, токсическому влиянию на простейших, низшую водную растительность (фитопланктон), высшую водную растительность, зоопланктон, зообентос, эмбриональное и раннее постэмбриональное развитие рыб, взрослых рыб и их физиолого-биохимические показатели, органолепти-ческие показатели бульона и мяса рыб, изучены материальная кумуляция и генотоксичность.

Результаты хронических экспериментов обработаны статистически с использованием критерия Стью-

ЯНВАРЬ - ФЕВРАЛЬ 2013

дента, tciar. = 2,78 [1].

В результате проведенных исследований рассчитаны параметры токсичности: ЛК0, ЛК16, ЛК50, ЛК84 и ЛК,„„ S , S и J [4]. Установлены пороговые

100' остр? хрон. cum L J г

и недействующие концентрации для всех исследованных тест-объектов. Определены лимитирующие звенья, недействующие концентрации которых являлись определяющими при установлении величины ПДК Манкоцеба.

Результаты и обсуждение. Результаты токсикологических исследований по разработке и обоснованию предельно допустимой концентрации Манкоцеба для водных объектов рыбохозяйственного значения приведены в таблице 1.

Представленные в таблице 1 данные показывают, что снижение токсичности Манкоцеба в водной среде на 95% происходит за 75,8 суток. Согласно классификации веществ по их стабильности в водной среде Манкоцеб относится к среднестабильным (3 группа). Коэффициент запаса (Кс) равен 7,5.

Манкоцеб в концентрациях до 2,5 мг/л не изменяет органолептические показатели водной среды. Концентрация 5,0 мг/л способствует появлению матового оттенка и слабого осадка. Пороговая концентрация для органолептических показателей водной среды составила 5,0 мг/л, недействующая - 2,5 мг/л.

Из всех исследованных гидрохимических и санитарных показателей водной среды наибольшему влиянию со стороны Манкоцеба подвергаются биохимическое потребление кислорода и сапрофитная микрофлора, для которых пороговой является концентрация 1,0 мг/л, недействующей - 0,5 мг/л.

Для показателей жизнедеятельности простейших пороговой концентрацией Манкоцеба является 0,5 мг/л, недействующей - 0,1 мг/л.

Проведенными альгологическими исследованиями установлено, что концентрации Манкоцеба 0,1 мг/л и выше оказались токсичными для одноклеточных водорослей и достоверно отличались от контроля по основным показателям жизнедеятельности -флуоресценции, динамике численности и состоянию водорослевого материала. Пороговой для данных показателей является концентрация 0,1 мг/л (эвтрофи-рующий эффект). Недействующая концентрация составила 0,05 мг/л.

Экспериментально установлено, что по влиянию Манкоцеба на основные показатели жизнедеятельности элодеи в хроническом эксперименте пороговая концентрация составила 5,0 мг/л, недействующая -1,0 мг/л.

Установлено, что по влиянию Манкоцеба на основные показатели жизнедеятельности дафний - выживаемость, массу и продукцию, плодовитость, возрастной состав и биомассу популяции пороговой

- является концентрация 0,001 мг/л, недействующей

- 0,0005 мг/л.

Исследования показали, что по своему токсическому влиянию на основные показатели жизнедеятельности хирономид по стадиям развития - личинка, куколка, имаго - пороговой является концентрация

Манкоцеба 0,5 мг/л, недействующей - 0,1 мг/л.

Анализ результатов исследований по изучению влияния Манкоцеба на эмбриональное и раннее постэмбриональное развитие форели позволил установить, что наиболее чувствительными показателями токсического действия на эмбриональное развитие является нарушение синхронности развития зародышей, для которых пороговой является концентрация 0,025 мг/л, недействующей - 0,005 мг/л. Для основных показателей жизнедеятельности предличинок - динамике выклева, длине, массе и частоте сердечных сокращений - пороговой является концентрация 0,001 мг/л, недействующей - 0,00025 мг/л.

Тератологический анализ на икре и предличинках форели позволил установить, что пороговая концентрация Манкоцеба по морфоге незу для икры более 0,025 мг/л, недействующая - 0,005 мг/л; для предли-чинок пороговая концентрация составила 0,005 мг/л, недействующая - 0,001 мг/л.

Предличинки радужной форели являются лимитирующими при определении величины ПДК Манкоцеба.

Исследованиями по изучению токсического влияния Манкоцеба на годовиков карпа и их физиоло-го-биохимические и органолептические показатели установлено, что по началу проявления клинических признаков отравления пороговая концентрация составила 0,025 мг/л, недействующая - 0,01 мг/л.

Концентрация Манкоцеба 0,0025 мг/л вызывает па-тологоморфологические изменения во внутренних органах и тканях годовиков карпа, которая является пороговой, недействующей - 0,0005 мг/л.

Экспериментально установлено, что Манкоцеб способствует изменению в цельной крови рыб эритроцитов, лейкоцитов и общего гемоглобина, что, в конечном итоге, приводит к нарушению всех физиологических функций и, в частности, интенсивности обменных процессов. Подтверждением этого являются статистически достоверные изменения активности в цельной крови рыб фермента пероксидазы - незначительное повышение в начальной стадии отравления и резкое снижение в процессе и к концу токсического воздействия по сравнению с контрольным вариантом. Пороговой для данных показателей является концентрация 0,0025 мг/л, недействующей - 0,0005 мг/л.

В диапазоне исследованных концентраций от 0,0005 до 0,25 мг/л Манкоцеб не изменяет органолеп-тические показатели бульона и мяса рыб. Максимальная исследованная концентрация 0,25 мг/л является недействующей для органолептических показателей бульона и мяса рыб.

Исследование специфического действия Манко-цеба в тесте Эймса (8а1топеПа (урИ1типит) показало отсутствие мутагенного эффекта в диапазоне концентраций от 0,0001 до 0,001 мг/л. Цитологические исследования политенных хромосом личинок хи-рономид свидетельствуют, что Манкоцеб в этом же диапазоне концентраций не обладает способностью репрограммировать активность генов. Максимальная исследованная концентрация 0,001 мг/л является

Таблица 1

Токсикометрические параметры, пороговые и недействующие концентрации Mанкоцеба для водных объектов рыбохозяйственного значения

Охраняемое звено Тест-организмы Тест-функция, тест-параметр Продолж. опыта, сут. Пороговая конц.; токсикометр. параметры, мг/л Недейств. конц, мг/л

1 2 3 4 5 6

Стабильность Водная среда Снижение токсичности 30 Т95% = 75,8 суток, среднестабилен, Кс = 7,5

Органолептика Водная среда Цвет, осадок 5,0 2,5

Санитарный режим Водная среда Кислород 15 >5,0 5,0

РН 30 >5,0 5,0

№ЫН4+ 15 2,5 1,0

15 5,0 5,0

30 5,0 5,0

БПК 7 >1,0 0,5

Сапрофиты 7 >1,0 0,5

Простейшие Paramecium caud. Численность 5 0,5 0,25

Фитопланктон Scenedesmus Obliquus (Turb.) ЭК50 72 ч 195,31

ЭК1в/ЭК0 21 0,5 0,06

Численность 21 0,1 0,05

Флуоресценция 21 0,1 0,05

РН 21 250,0 50,0

Кислород 21 250,0 50,0

Высшая водная растительность Elodea canadensis Richx. ЛК50 10 750,0

Выживаемость 30 6,02 1,51

Рост стебля, боковых побегов и корней 30 5,0 1,0

Зоопланктон Daphnia magna St. ЛК50 2 0,094

Выживаемость 30 0,0012 0,0005

Масса и продукция 30 0,001 0,0005

Плодовитость 30 0,001 0,0005

Возрастной состав и биомасса 30 0,001 0,0005

Зообентос Chironomus Dorsalis Meig. ЛК50 4 26,82

Выживаемость 27 0,6 0,15

Стадии развития 27 0,5 0,1

Сроки вылета комаров 27 0,5 0,1

ЯНВАРЬ - ФЕВРАЛЬ 2013

Охраняемое звено Тест-организмы Тест-функция, тест-параметр Продолж. опыта, сут. Пороговая конц.; токсикометр. параметры, мг/л Недейств. конц, мг/л

1 2 3 4 5 6

ЛК50 45 0,125

Икра Salmo Irideus Выживаемость 45 0,03 0,008

Стадии развития 45 0,025 0,005

ЛК50 2 0,034

Рыбы: Выживаемость 14 0,0012 0,0003

ранний онтогенез Отставание выклева 14 0,001 0,00025

Предличинки Salmo Irideus Длина 14 0,005 0,001

Масса 14 0,001 0,00025

Ритм сердечных сокращений 14 0,001 0,00025

Тератогенный эффект 14 0,005 0,001

ЛК50 4 2,08

Выживаемость 3Q 0,03 0,01

Клиника 3Q 0,025 0,01

Взрослые рыбы Годовики: Патоморфология 3Q 0,0025 0,0005

Cyprinus Carpió L. Гематология 3Q 0,0025 0,0005

Биохимия 3Q 0,0025 0,0005

Материальная кумуляция 3Q Кн < 1 Кз = 0 н

Функциональная кумуляция 3Q I = 6,2 cum Kj = 1

Органолептика Бульон и мясо рыб Цвет, запах, консистенция >0,25 0,25

Мутагенность Salmonella Thyphimurium 2 Отсутствует

Цитотоксично сть Зообентос Chironomus plumosus 2Q >0,001 0,001

недействующей по мутагенным и цитотоксическим свойствам.

Анализ данных по оценке рыбохозяйственно-го норматива (ПДК) Манкоцеба в соответствии с «Методическими указаниями по разработке нормативов качества воды водных объектов рыбохо-зяйственного значения, в том числе нормативов ПДК вредных веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения» (Приказ Росрыбо-ловства № 695 от 04.08.2009 г.), показал, что лимитирующим звеном при оценке ПДК вещества являются предличинки рыб, для которых максимальная недействующая концентрация Манко-цеба равна 0,00025 мг/л. Наименьшая величина из всех максимальных недействующих концентраций на исследуемые показатели принимается как предельно допустимая концентрация для вещества (ПДК). В данном случае концентрация

0,00025 мг/л определяет величину ПДК Манкоцеба.

Стабильность (t95%) Манкоцеба в воде составляет 75,8 суток, чему соответствует коэффициент стабильности 7,5 (Кс = 7,5), среднестабилен, 3-я группа.

Манкоцеб не обладает способностью к материальной кумуляции, коэффициент накопления < 1, коэффициент запаса < 1 (Кзн = 0).

Коэффициент функциональной кумуляции Ман-коцеба для лимитирующего звена - предличинок рыб - равен 2,5, чему соответствует коэффициент запаса (Kj = 1).

Lim 0,001

ПДК =----------------------=-----------= 0,0001 мг/л

Kc + Кз + Kj 8,5

Следовательно, в результате проведенных расчетов определена и экспериментально обоснована

максимальная недействующая концентрация Ман-коцеба, составляющая величину 0,0001 мг/л, полученная с учетом суммы коэффициентов запаса.

Выводы. Для воды водных объектов рыбохо-зяйственного значения рекомендуемая Манкоце-ба: ПДКрх - 0,0001 мг/л. ЛПВ - токсикологический. Класс опасности - 3 (опасное вещество).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1 .ЛакинБ.Ф. Биометрия. -М., 1973.

2. Методические указания по разработке нормативов качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативов предельно допустимых концентраций вредных веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения (Приказ Росрыболовства № 695 от 04.08.09г). - М., 2009.

3. Паспорт для проведения исследований по токсикологической оценке опасности Манкоцеба технического для рыб. -М., ООО «Агрорус и Ко», 2005. -3 с.

4. Щхшщшхш И, В, Иг.шттьчптшигг маша наименьших шщжша гтпя прп- я

A.S. Fedotov

Validation of the Maximum Allowable Concentration of Mankoceb for fishery water bodies

Russian Federal Research Institute of Fisheries and Oceanography, Moscow

A Maximum allowable concentration (MAC) of Mankoceb was set for fisheries water bodies. To validate the Mankoceb MAC, investigations were performed into its stability assessment in water, effects on organoleptic and sanitary characteristics of the water medium , protozoa, lowest and highest vegetation, zooplanctonic and zoobenthos organisms, embryos, yolk fries, matured fishes; the assessment of genotoxicity is presented. Based on experimental data, yolk fries were chosen as a limiting object as for them the maximum non-effective concentration is determinant to set the MAC. Taking into account this limiting object, coefficients of stability and material and functional accumulation, the definitive magnitude of the Mankoceb MAC in fisheries water bodies was set equal to 0.0001 mg/l, toxicology limiting indicator of harmfulness, hazard class 3 ( hazardous substance).

Материал поступил в редакцию 21.05.2012 г

УДК 504.45.054-034+595.324.2

Влияние нано-, микрочастиц и ионов цинка на выживаемость

и плодовитость СетЫарЬта аМмэ ШцеЬогй при хроническом действии

В. А. Гремячих, И. И.Томилина

Федеральное государственное бюджетное учреждение «Институт биологии иНУТР.Д Папанина РАН»,

И

зучено токсическое действие различных соединений цинка на биологические параметры представителя планктонных ракообразных Ceriodaphnia affinis LiШjeborg. По показателям 48-часовой и 7-су-точной LC50 отмечена более высокая токсичность для цериодафний суспензий микро- и наночастиц оксида цинка, по сравнению с растворами сульфата цинка. Показатель средней продолжительности жизни животных в растворах ZnSO4 носил дозозависимый характер и ста-

тистически значимо снижался с увеличением концентрации вещества. Достоверное снижение показателя суммарной плодовитости рачков за жизненный цикл было зарегистрировано для всех исследованных веществ и концентраций, за исключением наночастиц оксида цинка с концентрацией 0,001мг/л.

Ключевые слова: цинк, наночастицы, церио-дафнии