CC BY
126
лесовосстановительных работ, противопожарной
охраны лесов, на приобретение лесокультурной техники и средств пожаротушения;
- несвоевременное обнаружение и не оперативность в привлечении сил и средств тушения лесных пожаров.
Для реализации вышеизложенных проблем необходимо:
а) дальнейшая реализация на территории Амурской области, проводимой Министерством природных ресурсов Российской Федерации государственной политики и осуществление государственного управления в сфере изучения, воспроизводства, использования и охраны природных ресурсов, использования, охраны, защиты лесного фонда, воспроизводства лесов и ведение лесного хозяйства, охраны окружающей среды, обеспечение экологической безопасности, заповедного дела в целях создания необходимых условий для жизнедеятельности населения и устойчивого экономического и социального развития Амурской области;
б) продолжение разработки и реализации мер, направленных на удовлетворение потребностей Амурской области в минерально'-сырьевых, водных, лесных и иных природных ресурсах, на основе их изучения, восстановления, рационального использования и обеспечения охраны окружающей среды и экологической безопасности;
в) продолжить комплексную оценку и прогнозирование состояния окружающей среды и использования природных ресурсов, обеспечить органы государственной власти, органы местного самоуправления и населения Амурской области информацией о состоянии окружающей среды;
г) необходимо повышать профессионализм каждого специалиста охраняющего природу, для этого он должен овладевать необходимыми для своей деятельности научными, техническими, экономическими, организационными и административными методами.
□ □□
УДК 57.083.1.613.62:57.083
В.М. Катола
ОСОБЕННОСТИ ПЫЛЕЙ, ОСЕВШИХ НА ТВЕРДЫЕ ПОВЕРХНОСТИ
АмурКНИИ АмурНЦ ДВО РАН, г. Благовещенск
РЕЗЮМЕ
Показано, что осевшие на твердые поверхности фиброгенные пыли в течение некоторого времени превращаются в многокомпонентную гетерогенную систему, состоящую биогенной, косной и абиокосной микроструктур. Каждая из них обладает индивидуальными свойствами, в том числе антигенными. Неотъемлемый атрибут таких пылей - фрагменты гиф с адсорбированными на клеточной стенке органоминеральными частицами и споры с микоплазмоподобными тельцами на поверхности.
SUMMARY V.M. Katola
DUST PECULIARITIES DEPOSITED ON SOLID SURFACES
Fibrogenic dusts deposited on solid surfaces were shown to turn into multicomponent heterogeneous system consisting of biogenic cosnic and abiocosnic microstructures. Dusts are characterized by gif fragments with organomineral particles absorbed on cellular walls and spores with microplasma-like bodies on the surface.
Хозяйственный прессинг на окружающую среду реализуется ежегодным поступлением огромных количеств самых разнообразных выбросов. По данным ООН [3], ежегодно одной пыли выбрасывается около 2,5 млрд. т. Загрязняя естественный и культурный ландшафты, поллютанты формируют биогеохимиче-ские аномалии, потоки рассеяния и концентрирования химических элементов. В результате генерируются экологические конфликты, отрицательные тенденции в демографических показателях, качестве жизни и здоровье человека. Так, с начала 1991 года отмечается рост заболеваемости и смертности населения урбанизированных территорий России, Америки, Западной Европы причем, неутешительный всплеск токсических, аллергических, канцерогенных, фиброгенных и других заболеваний все чаще ассоциируется с запыленностью воздушного бассейна промышленных центров [5, 6].
Действительно, среди загрязняющих атмосферу веществ, индуцирующих патологию, одну из главных ролей играют пыли - взвешенные в воздухе твердые частицы различного физико-химического состава и генеза. Распределяясь по фракциям, они мигрируют на значительные расстояния и привносятся на земную поверхность с атмосферными осадками (особенно снеговыми) либо "сухим" путем. Однако, простая констатация "запыленности" или ее дискретное по-
нимание без количественной оценки структуры загрязнения еще не выводит на финишную прямую и отнюдь не свидетельствует ни об уровне кониоопас-ности, ни об аллергенной потенции, ни о концентрации самых стойких токсикантов - тяжелых металлов. Поэтому в качестве этиологического фактора она выступает не более, чем фрагмент в цельной панораме. Отсутствие должной аргументации не всегда позволяет оценить правильность выводов и по другим причинам: во-первых, не учитывается, что повседневно вдыхается воздух как открытого пространства, так и того помещения, в котором человек живет или работает, что не одно и то же хотя бы по количественно-качественному содержанию бактерий, грибов, спор, пыльцы, неорганических частиц и т.д.; во-вторых, в организм совокупно, одновременно и постоянно проникают природные и антропогенные химические элементы, соединения и частицы, различающиеся между собой конкурентоспособностью, токсичностью, концентрацией. Наконец, ухудшает здоровье санитарная обстановка в самой жилой среде. Естественно, индивидуальную значимость этих суммарных факторов в структуре заболеваемости сложно, почти невозможно дифференцировать, но с учетом трудностей и несовершенства в оценке загрязнения атмосферы, именно они могут стать причиной ошибочных трактовок.
В пользу приведенных доводов свидетельствует тот факт, что в лаважной жидкости здоровых лиц, не связанных с производством, и у больных силикозом, асбестозом, у сварщиков наряду с Бе, 2и, Си, N1, РЬ, W и редкоземельными элементами встречаются силикаты, кварц, многие инертные частицы [7, 8]. Таким образом, понятие "запыленность" требует обязательной конкретизации в каждом анализируемом случае. К сожалению, из общего контекста проблемной ситуации полностью выпадает идентификация этиопатогенетической сущности пылей, уже осевших под влиянием гравитационных сил, но в отличие от атмосферного аэрозоля обладающих иными характеристиками [4].
С учетом изложенного, мы сосредоточили внима-
ние на более детальных электронно-микроскопических и частично микробиологических исследованиях индивидуальных особенностей осевших на многочисленные объекты (сухие, влажные) бытовой, угольной, силикатной, кварцевой, полиметаллической и почвенной пылей, а также летучей золы ТЭЦ.
Методика
Параллельно традиционной многоэтапной подготовке биообъекта к электронной микроскопии мы применяли альтернативный, упрощенный способ исследования бактерий и грибов, обитающих на приборах, механизмах, стенах, подоконниках и других объектах. После просушивания и напыления тонкой пленкой углерода либо металла образцы просматривали в сканирующем электронном микроскопе JEOL TSM 35 C. Метод прост, удобен, позволяет в динамике изучить большое количество материала, не дестабилизирует морфологию, размеры и взаиморасположение клеток, рельеф поверхности. Более того, реально получение из воздуха мицелия и спор грибов, седиментирующих на подготовленный объектный столбик. Этим методом мы наблюдали в естественном состоянии скрытые в микротрещинах и под минеральными частицами скопления бактерий, а также один из элементов крайних трофических взаимоотношений - хищничество среди микроорганизмов. В работе использованы общедоступные микробиологические методы. Содержание микроэлементов в биомассе определяли на атомно-адсорбционном спектрофотометре "Hitachi" 180- 50 и полуколичествен-ным спектральным анализом.
Результаты и обсуждение
Во всех исследованных пылях (максимально в полиметаллической) формировался своеобразный микрокомплекс, содержащий, кроме редких бактерий родов Bacillus, Staphilococcus, Sarcina, обрывки мицелия и споры неидентифицированных грибов, хотя чаще всего высевались Penicillium, Aspergillus, Mucor, Trichoderma. Согласно рис. 1, фрагменты гиф длиной от 10 до 250 мкм были обильно покрыты
Рис. 1. Абиокосные конгрегации.
а - в полиметаллической пыли (ШОЬ, х 2200); б - на поверхности скальной породы (ШОЬ, х 1100).
многочисленными полиморфными электронноплотными частицами размером от 5 мкм и менее. Чаще крупная частица объединяла собою несколько фрагментов, образуя из них массивные конгломераты, которые реагировали на постоянное магнитное поле. То есть, в составе частиц находились пара- и ферромагнитные металлы, характеризующиеся каталитическими свойствами, способностью изменять степень окисления, образовывать комплексы (в том числе антигенные) и связи со всеми элементами периодической системы и органическими молекулами. Между тем, в пылях из влажных помещений или осевших на листья древесных либо комнатных растений встречались типичные жизнеспособные гифы с редкими спорами. Наоборот, нити мицелия, который оседал на объектный столбик из воздуха сухого помещения, отличались сильной уплощенностью с перекручиванием вокруг оси, но, что особенно важно, без каких- либо посторонних частиц на клеточной поверхности. По нашим наблюдениям, споры или бактерии, попадающие в поле зрения, также не фиксировали частиц. Таким образом, в осевших пылях четко различаются две подвижные составляющие -биогенная (ансамбль бактерий, грибов и спор) и неорганическая (косная). Постоянное присутствие в таком объекте трансформированных фрагментов мицелия с адсорбированными на клеточной стенке минеральными частицами позволяет нам выделить их в качестве третьей, специфической компоненты пылей-абиокосной конгрегации, которая в какой-то степени может быть и мерой токсичности осевших пылей. Конечно, мы осознаем, что смысловая нагрузка "абиокосная конгрегация" не совсем точно отражает суть явления, однако, облегчает понимание логики происходящего.
Характерная особенность исследуемых пылей заключается в том, что в зависимости от экологической приуроченности и производственной деятельности все три их компоненты обладают индивидуальным набором микроэлементов, грибы, кроме прочего, ме-таллотолерантностью. Полиметаллическая пыль цехов Надеждинского металлургического завода (г.Норильск) содержит от десятков- сотен г/т до десятков кг/т Бе, 2п, N1, Си, РЬ, Т1 и др. (всего 24 элемента), по концентрации же Си, 2п, N1, Со, Cd и V превосходит некоторые месторождения Амурской области и Хабаровского края. Поэтому не удивительно, что изолированные из нее микромицеты рода РетсШшш оказались более резистентными к Со (2 г/л), РЬ (2 г/л), Сг (1,5 г/л), N1 (1 г/л), Cd (0,5 г/л). Не касаясь подробностей механизма металлоустойчиво-сти, укажем- с удлинением сроков культивирования, например, норильских штаммов относительное содержание (мкг/ г сухой биомассы) микроэлементов сильно вариирует (исследования не менее, чем в трех повторностях): РЬ - 36,8-20,8; Си - 27,2-0,2; 2п -10,2-4,0; N1 - 24,0-35,0; Сг - 14,2-28,8; Со - 8,0-8,0; Cd - 0,2-8,0; 8Ь - 32,0-13,2; 8г - 4,4-20,8; Сб - 0,6-0,2; ЯЬ - 5,4-6,7. Самый большой разрыв между максимумом и минимумом зафиксирован у Си и Cd, зато уровень Аи, Ag, Со и ЯЬ был довольно таки стабильным. По составу микроэлементов амурские и хаба-
ровские фенотипы различались не только между собой. Амурские штаммы уступали норильским по концентрации Си в 10 раз, 2п в 2,5 раза, хабаровские по Со в 160 раз, Сг в 28,8 раза, N1 в 7 раз, Cd в 4 раза, РЬ в 3,1 раза и совсем не «обнаруживали» 8Ь, 8г, Сб. Что касается абиокосных конгрегаций, то они, несомненно, концентрируют редкие и рассеянные элементы на несколько порядков больше. Следовательно, различные штаммы пеницилл демонстрируют черты химической неповторимости в соответствии с химизмом исходного местообитания, будь то почва или минералы.
События, затрагивающие микоценозы в процессе оседания пылей на биотоп, малоизучены. Нами установлено, что во время травления металлов из руды клетки и клеточные структуры РетсШшш прижизненно контрастируются "электронными красителями" (свинец, железо, хром, никель, золото и пр.), поступающими в культуральную среду из субстрата, поэтому мицелий можно непосредственно просматривать в электронном микроскопе без какой-либо дополнительной подготовки образца. Это дало возможность проследить за реакцией пеницилл на повышенные концентрации тяжелых металлов. Оказалось, в пределах гифы ее формируют клетки различной функциональной способности и (или) зрелости. На границе с жидкостью одни из них, накопив металлы, подвергаются плазмолизу, другие транспортируют ионы внутрь в случаях повреждения клеточной стенки с плазмаллемой, третьи аккумулируют на своей поверхности лишь отдельные минералы. В отличие от базального, воздушный мицелий адсорбирует органно-минеральную массу преимущественно на клеточной стенке. В такой функциональной неоднородности таллома заключен определенный смысл: жертвуя частью клеточной популяции, грибы значительно уменьшают концентрацию, соответственно, токсичность металлов, обеспечивая себе выживаемость и видовую сохранность в неблагоприятной обстановке.
Так как абиокосные конгрегации легко моделировать, механизм их образования в месте запыления представляется следующим образом: в процессе оседания пылей грибы успевают своими экзометаболитами выщелочить из пылевых частиц некую долю металлов, депонировать их, затем постепенно отмирают от наступающего вслед за обезвоживанием биотопа "голодного" стресса. Нарушения трофики обычно сопровождаются изменениями в ультраструктурах клеточной стенки, которые, в свою очередь, увеличивают количество лигандов и электростатическую поверхность. Благодаря этому возрастает физикохимическое взаимодействие клеточной стенки с фазной поверхностью частиц, формируя, таким образом, абиокосную конгрегацию, содержащую максимум тяжелых металлов на поверхности и внутри фрагмента. [4].
При детальном анализе спор, входящих в пылевой комплекс, обращали внимание (рис. 2 а, б) экземпляры с частичной деструкцией оболочек, на поверхности которых располагались сферические, нитевидные (до 40-50 мкм длиной), палочковидные или непра-
Рис. 2. Микоплазмоподобные тельца на спорах. а - из комнатной пыли (ШОЬ, х 10000); б - с поверхности руды (ШОЬ, х 6000).
вильной формы "анонимные" тельца, выходящие либо из отверстия в споре, либо размещающиеся рядом по типу "монетных" столбиков. Генез телец неясен, но судя по форме и размеру (в основном 0,3-1,5 мкм), они больше походили на микоплазмы, чем на вирусы, бактерии, гельминты либо результат аутолиза оболочки. По-видимому, споры служат удобным местом для хранения и накопления микоплазм-контаминантов, правда, причины, побудившие их массовый выход на поверхность, пока неизвестны. Споры с тельцами нередко обнаруживаются в природной обстановке на поверхности горных пород.
Итак, осевшие на многочисленные объекты пыли образуют новые связи и с течением времени превращаются в многокомпонентную, дифференцированную по биологической активности, природе и составу гетерогенную систему. Каждая ее составляющая представляет источник конфликта, создает проблемную ситуацию. Попав в макроорганизм (сильный ветер, сухая уборка помещения, дефекты вентиляции и др.), они вкупе или отдельно способны взаимодействовать с его клеточными элементами, секретами, аутофлорой, образовывать чужеродные комплексы со всеми вытекающими последствиями. Поэтому механизм действия таких фиброгенных пылей гораздо сложнее и многообразнее, чем постулируется [1, 2].
Выводы
1. Осевшие на твердую поверхность промышленные и бытовые пыли состоят из биотических, косных и абиокосных микроструктур, каждая из которых обладает собственным составом, соответственно, собственными индивидуальными свойствами.
2. Неотъемлемым атрибутом осевших пылей являются фрагменты гиф с адсорбированными на поверхности электронноплотными частицами (минералами) и споры с микоплазмоподобными тельцами.
3. Выраженность и интенсивность самостоятель-
ного биологического эффекта пылей либо сочетанного с воздушными аэрозолями или другими загрязнителями будет зависеть от их экспозиции, количества, состава и состояния макроорганизма.
ЛИТЕРАТУРА
1. Величковский Б.Т.Фиброгенные пыли: особенности строения и механизм биологического действия.- Горький: Волго-Вятское книжное изд-во, 1980.-159 с.
2. Величковский Б.Т. О механизме воздействия фиброгенных пылей на организм // Гигиена и санита-рия.-1994.-№ 2.-С.4- 10.
3. Глущенко И.А., Руван Нандикаа М.К, Хаустов А.П. ТЭК Шри-Ланки: воздействие на атмосферу//Экология и промышленность России.-2000.- № 5.-
С.24-27.
4. Катола В.М. Микробиосостав фиброгенных пылей//Россия и Китай: интеграция в сфере экономики, науки и образования: Тез. докл. 1-й Междконф.-Биробиджан, 1998.- Ч.2.- С.41-42.
5. Нестеровский Я.И., Алексеева Р.С. Экологические аспекты болезней органов дыхания в промышленной области//Пульмонология.-1994.-№2.-С.14-17.
6. Юданова Л.А., Акулов А.И., Мингазов И.Ф. Промышленные выбросы и аллергия как показатель неблагоприятного состояния окружающей среды (Аналитический обзор).-Новосибирск, 1990.- 126 с.
7. Dietemann-Molard A., Majer E., Pelletier A. et al. Etude multi-elementare des composant inorganiqes duliqvide de lavage broncho-elveolare chez le sujet normal etdans diverses patologies pulmonaries (Silice et fibres daniante exlues)//Rev.Molad.Resp.- 1989.-Vol.6.-P. 511-517.
8. Gaudichet A., Pairon J.C., Malandain O. et al. Etude mineralogique des particules non fibrouses de liqvide de lavage broncho-alveolaice//Rev.Molad. Resp.-1987.- Vol.5.-P.237-243.
□ □□
