ИССЛЕДОВАНИЕ МУТАГЕННОГО ПОТЕНЦИАЛА ДРЕНАЖНЫХ ВОД НА ВЫХОДЕ ИЗ ОТВАЛОВ МЕТОДОМ РАСТИТЕЛЬНЫХ ТЕСТ-СИСТЕМ

ЭкоЦентр "Экосистема" разработал более 140 методических материалов по изучению природы:


Полевые определители для смартфонов и планшетов в магазинах RuStore, RuMarket, Google Play и App Store

Определители растений и животных для PC Windows

Определители
для PC

Сборники MP3 записей голосов птиц в природе

Голоса
птиц

Методики полевых экологических исследований

Методики
исследований

Учебные
видеофильмы

Определительные
таблицы

Карманные
определители

Всё это можно приобрести в нашем некоммерческом Интернет-магазине

ГЛАВНАЯ >>> ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ПРОГРАММЫ >>> ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ И ПРОЕКТНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ

Главная
English
Биологический кружок ВООП
Гостю кружка
Планы кружка
Экспедиции и выезды
Исследовательская работа
Программа "Parus"
История кружка
Контакты кружка
Полевой центр
Фотогалерея
Летопись биостанции
Статьи о биостанции
Исследовательские работы
Учебные программы
Полевые практикумы
Методические семинары
Вебинары
Исследовательская работа
Проектная деятельность
Экспедиции и лагеря
Экологические тропы
Экологические игры
Публикации (статьи)
Методические материалы
Наглядные определители
Карманные определители
Определительные таблицы
Энциклопедии природы России
Компьютерные определители
Мобильные определители
Учебные фильмы
Методические пособия
Полевой практикум
Природа России
Минералы и горные породы
Почвы
Грибы
Лишайники
Водоросли
Мохообразные
Травянистые растения
Деревья и кустарники
Ягоды и сочные плоды
Насекомые-вредители
Водные беспозвоночные
Дневные бабочки
Рыбы
Амфибии
Рептилии
Птицы, гнезда и голоса
Млекопитающие и следы
Фото растений и животных
Систематический каталог
Алфавитный каталог
Географический каталог
Поиск по названию
Галерея
Природные ландшафты мира
Физическая география России
Физическая география мира
Европа
Азия
Африка
Северная Америка
Южная Америка
Австралия и Новая Зеландия
Антарктика
Рефераты о природе
География
Геология и почвоведение
Микология
Ботаника
Культурные растения
Зоология беспозвоночных
Зоология позвоночных
Водная экология
Цитология, анатомия, медицина
Общая экология
Охрана природы
Заповедники России
Экологическое образование
Экологический словарь
Географический словарь
Художественная литература
Международные программы
Общая информация
Полевые центры (Великобритания)
Международные экспедиции (США)
Курс полевого образования (США)
Международные контакты
Интернет-магазин
Карманные определители
Цветные таблицы
Компьютерные определители
Энциклопедии природы
Методические пособия
Учебные фильмы
Комплекты материалов
Контакты
Гостевая книга
Ссылки
Партнеры
Наши баннеры
Карта сайта

Если Вам понравился и пригодился наш сайт - кликните по иконке "своей" социальной сети:

Объявления:

Здесь может быть бесплатно размещено Ваше объявление о проводимом Всероссийском конкурсе, Слёте, Олимпиаде, любом другом важном мероприятии, связанном с экологическим образованием детей или охраной и изучением природы. Подробнее >>>

Мы публикуем на нашем сайте авторские образовательные программы, статьи по экологическому образованию детей в природе, детские исследовательские работы (проекты), основанные на полевом изучении природы. Подробнее >>>

[ sp ] : ml об : { lf }

Практикумы Семинары Вебинары Исследовательская работа Экспедиции и лагеря Экотропы Экологические игры Публикации

Обложка журнала "Исследовательская работа школьников" Титульная страница журнала "Исследовательская работа школьников" Приведенная ниже работа была опубликована в журнале "Исследовательская работа школьников" Издательского дома "Народное образование" и была любезно предоставлена главным редактором журнала О.В.Глушенковым в 2017 году.

Из огромного количества статей, опубликованных в журнале за годы его работы в 2011-2016 гг, мы отобрали публикации в области экологии, биологии, географии и краеведения, а также небольшое число работ по археологии, истории и культуре.

Для облегчения поиска и навигации по данному разделу, все работы сгруппированы по нескольким нижеследующим рубрикам: Общие вопросы - теория, Общие вопросы - практика, География, Биология, Экология - теория, Экология - практика, Детские исследовательские работы и проекты по географии, биологии и экологии

Пожалуйста, ставьте гиперссылку на сайт www.ecosystema.ru если Вы копируете материалы с этой страницы! Во избежание недоразумений ознакомьтесь с правилами использования и копирования материалов с сайта www.есоsystеmа.ru
Пригодилась эта страница? Поделитесь ею в своих социальных сетях:

Примечания: 1) приведенная ниже работа размещена на нашем сайте в оригинальном виде, т.е. так, как она была предоставлена для публикации в журнале; 2) автор сайта не несет ответственности за достоверность сведений, изложенных в работе; 3) данная работа является авторской и ее перепечатка возможна только с указанием авторов и активной гиперссылкой на наш сайт.

ИССЛЕДОВАНИЕ МУТАГЕННОГО ПОТЕНЦИАЛА ДРЕНАЖНЫХ ВОД НА ВЫХОДЕ ИЗ ОТВАЛОВ МЕТОДОМ РАСТИТЕЛЬНЫХ ТЕСТ-СИСТЕМ

Автор: Сова Анастасия Михаиловна
ученица 11 класса;

Научный руководитель: Реутова Нина Васильевна, педагог дополнительного образования, доктор биологических наук

ГОУДОД Республиканский детский эколого-биологический центр г. Нальчик Кабардино-Балкарская Республика

Загрязненная среда обитания оказывает токсическое воздействие не только на физиологию организма, но и на его генетические структуры. Однако, влияние на генотип организма выявить весьма сложно, так как оно проявляется только в ряду поколений.

В настоящее время разработан ряд эффективных методов оценки качества окружающей среды, в том числе и для определения генотоксического эффекта загрязнений с использованием набора тест-систем, что позволяет выявить наличие мутагенного, канцерогенного, тератогенного и других неблагоприятных последствий. С использованием этого подхода в мире было протестировано огромное количество вновь синтезированных веществ, а также компонентов окружающей среды (почв, атмосферного воздуха, поверхностных вод и седиментов), содержащих самые разнообразные загрязняющие вещества. Но, вместе с тем, все еще остается проблема выбора наиболее чувствительных к определенным типам загрязнений и удобных в работе тест-систем.

Цель работы: выявить мутагенный потенциал промывочных и дренажных вод с содержанием тяжелых металлов посредством растительных тест-систем

Задачи:

1. Ознакомиться с различными тест-системами, применяемыми для обнаружения мутагенов окружающей среды.

2. Исследовать мутагенный потенциал озерных и дренажных вод, стекающих с отвалов горно-обогатительного комбината, с использованием

3. Сравнить полученные результаты с результатами, полученными ранее с использованием других растительных тест-систем.

Мы впервые провели исследование мутагенного потенциала жидких стоков горнообогатительного комбината с использованием микроядерного теста - Трад-МЯ, в чем и заключается новизна данной работы.

На основе сравнительного анализа результатов, полученных на разных тест-системах, бьла выбрана наиболее чувствительная для данного типа загрязнений растительная тест-система, в чем мы видим практическую ценность этого исследования.

1.1. Тест-системы для определения мутагенов окружающей среды.

Для определения генотоксичности окружающей среды применяется большое количество тестов с использованием практически всех групп живых организмов. Частота использования тех или иных тест-систем зависит от особенностей исследуемого компонента окружающей среды. Но для всех случаев самыми популярными были бактериальные и растительные тест-системы.

Бактериальные тест системы использовались для оценки генотоксичности окружающей среды в случае загрязнения полициклическими углеводородами, продуктами взрывов, предприятиями по производству бензина и др. с применением как водных, так и органических вытяжек. Но проблема с их применением состоит в том, что двухвалентные металлы (такие, как Ni²⁺, Zn²⁺, Cd²⁺, Cu²⁺, Pb²⁺ и Hg²⁺) в водных экстрактах могут серьезно нарушать действие ферментов, которые являются основой многих бактериальных тестов. Кроме того, тяжелые металлы чрезвычайно токсичны для бактерий. Поэтому для этих целей используется набор растительных тестов.

Растительные тест-системы обладают целым рядом преимуществ по сравнению с другими тест-системами. Это связано с тем, что растения являются эукариотическими организмами, они не требуют наличия стерильных условий, просты в использовании и относятся к группе экспресс-методов.

В 1991 г. три растительные тест системы - хромосомные аберрации у Allium сера, индукция микроядер у традесканции (Трад-МЯ) и мутации в волосках тычиночных нитей традесканции (Трад-ВТН) - бьли утверждены International Programme on Chemical Safety (IPCS) как эффективные тесты для скрининга химических веществ и особенно для in situ мониторинга загрязнения окружающей среды.

1.2. Место проведения исследования

В нашей Республике основным предприятием, загрязняющим окружающую среду, является Тырныаузский горно-обогатительный комбинат (ТГОК), введенный в эксплуатацию в 1940 г. Это предприятие занимается разработкой вольфрамо-молибденового месторождения и обогащением добытой руды. Поэтому основными металлами, загрязняющими окружающую среду, являются вольфрам и молибден.

В отвалах ТГОК накопилось 252771 тыс. т отходов, в действующем хвостохранилище обогатительной фабрики комбината площадью 170 га сосредоточено свьппе 125 млн. т отходов второго класса опасности, содержащих мышьяк, вольфрам, молибден и другие металлы (Государственный доклад о состоянии окружающей среды Кабардино-Балкарской республики 2005 год). Самое крупное хвостохранилище, расположенное ниже по долине реки в 12 км от г. Тырныауза, в месте впадения в реку Баксан реки Гижгит, было введено в эксплуатацию в 1967 г. На 1.01.98 г. высота плотины составляла 160 м при ширине "пляжа" 250-300 м. Всего в накопителе сконцентрировано более 110 млн. м³ отходов. В процессе эксплуатации - пропуска вод р. Гижгит и слива вод из хвостохранилища - состояние бетонного крепления тоннелей резко ухудшилось.

Дамба хвостохранилища 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. На них были высажены кусты облепихи, а травянистая растительность выросла из семян, занесенных ветром. Вода из расположенного наверху озера, а также дождевые и талые воды просачиваются сквозь все хвостохранилище и в виде ручейков стекают в р. Баксан.

Именно эта дренажная вода и вода из озера, расположенного наверху хвостохранилища, была нами взяты для исследования.

Материалы и методы.

Традесканция клона 02 как растительная тест-система.

Использование представителей рода Традесканция для скрининга химических мутагенов и мутагенности атмосферного воздуха in situ было предложено в конце 60-х начале 70-х годов. Наиболее популярными являются мутации в системе волосков тычиночных нитей (Трад-ВТН) и индукция микроядер в материнских клетках пыльцы (Трад-МЯ).

Индукция микроядер в материнских клетках пыльцы у традесканции (Трад-МЯ) первоначально использовалась для оценки газообразных и атмосферных мутагенов. Теперь этот тест часто используется и для тестирования поверхностных и сточных вод и является весьма популярным.

Для Трад-МЯ теста производится обработка 15-30 черенков исследуемым веществом, бутоны фиксируют, окрашивают и подсчитывают МЯ в тетрадах. Результаты представляют как количество МЯ на 100 тетрад (Т.Н. Ma et al.,1994). Время экспозиции варьировало в широких пределах. Обычно для анализа комплексных смесей оно составляло 3-12 часов в острых, 24-30 часов для хронических опытов, 3-12 часов в случае мониторинга вод in situ (Т.Н. Ma et al.,1994), до 10 дней в случае мониторинга атмосферного воздуха и 72 часа при прямом контакте с почвой.

2.2. Методика проведения опыта.

Для исследования генотоксичности дренажных вод был использован микроядерный тест (Трад-МЯ). В данном случае выявляются нарушения процесса микроспорогенеза, в тетрадах микроспор. Микроядра (МЯ) учитывались в материнских клетках пыльцы, находящихся на стадии ранних тетрад (7-я или 8-я пара бутонов от верхушки пирамиды соцветия).

Соцветия с нераспустившимися бутонами обрабатывали исследуемыми растворами в течение 24 часов методом погружения. В качестве контроля использовали водопроводную воду. После окончания обработки бутоны тщательно промывали проточной водой и

фиксировали в спирт-уксусной смеси (3:1) в течение 24-48 часов, а затем переносили в 70% спирт для хранения. Поскольку стадия тетрад соответствует 24-30 часам мейоза, то фиксацию необходимо проводить не ранее, чем через сутки после начала воздействия. Поэтому время обработки свежесрезанных черенков 24 часа. Зафиксированные бутоны могут сохраняться в холодильнике в течение длительного времени [Ma et al., 1994].

Бутоны отделяли от соцветия с помощью препаровальной иглы и последовательно распределяли соответственно степени их зрелости. Затем бутоны в нужной стадии рассекались, выделялись пыльники и освобождались материнские клетки пыльцы. Окраску проводили ацетокармином, помещая каплю красителя прямо на стекло, и накрывали покровным стеклом. Клетки анализировали при увеличении 10x20 или 10x40. Ранние тетрады имеют целые оболочки вокруг четырех ядер. Благодаря этому четыре клетки тетрад не расходятся при приготовлении препаратов . Определяли количество тетрад с микроядрами и пересчитывали число микроядер на 100 тетрад по стандартной методике [Ma et al., 1994].

В таблице 1 приведено содержание тяжелых металлов в исследуемых водах. (Отчет о научно-исследовательской работе Высокогорного геофизического института. 2009 г.)

Таблица 1. Содержание тяжелых металлов в озере и дренажных водах.

Вариант	Содержание тяжелых металлов мкг/л
	Мо	РЬ	Си	Zn
Дренажные воды	15000-17000	2-3	55	7-16
Озеро	84	-	-	-

Влияние молибдена на организмы.

Геохимия молибдена в биосфере тесно связана с живым веществом и продуктами его распада; среднее содержание молибдена в организмах 1-10^-5%. На земной поверхности, особенно в щелочных условиях, Мо (IV) легко окисляется до молибдатов, многие из которых сравнительно растворимы. В ландшафтах сухого климата молибден легко мигрирует, накапливаясь при испарении в соляных озерах (до 1-10^-3%) и солончаках. Во влажном климате, в кислых почвах молибден часто малоподвижен; здесь требуются удобрения, содержащие молибден (например, для бобовых).

Молибден в организме растений, животных и человека постоянно присутствует как микроэлемент, участвующий преимущественно в азотном обмене. Молибден необходим для активности ряда окислительно-восстановительных ферментов (флавопротеидов), катализирующих восстановление нитратов и азотфиксацию у растений (много молибдена в клубеньках бобовых), а также реакции пуринового обмена у животных. В растениях молибден стимулирует биосинтез нуклеиновых кислот и белков, повышает содержание хлорофилла и витаминов. При недостатке молибдена бобовые, овес, томаты, салат и другие растения заболевают особым видом пятнистости, не плодоносят и погибают. Поэтому растворимые молибдаты в небольших дозах вводят в состав микроудобрений. Животные обычно не испытывают недостатка в молибдене. Избыток же молибдена в корме жвачных животных (биогеохимические провинции с высоким содержанием молибдена известны в Кулундинской степи, на Алтае, Кавказе) приводит к хроническим молибденовым токсикозам, сопровождающимся поносом, истощением, нарушением обмена меди и фосфора. Токсическое действие молибдена снимается введением соединений меди. Избыток молибдена в организме человека может вызвать нарушение обмена веществ, задержку роста костей, подагру и т. п.

Результаты и обсуждение.

Влияние вод, загрязненных тяжелыми металлами, на традесканцию клона 02.

Мы провели оценку генотоксичности озерных и дренажных вод горнообогатительного комбината с использованием теста индукции микроядер в материнских клетках пыльцы традесканции клона 02 - Трад-МЯ. В результате проведенных исследований мы выявили, что дренажные воды повышают частоту мутаций в 4,2 раза по сравнению с контролем, а озерные воды мутагенным эффектом не обладают. Озерные воды никакого мутагенного влияния не оказали. Таким образом, мутагенность зависит от уровня содержания тяжелых металлов.

Ранее эти же дренажные воды, стекающие в р. Баксан, были протестированы с использованием других растительных тест-систем - Трад-ВТН (мутации по окраске в волосках тычиночных нитей) и Glycine max. (L.) Merrill, (соматические мутации на листьях сои) (Биттуева, 2004). В этих работах было показано, что эти стоки обладают генотоксическим действием. Таким образом, результаты, полученные с использованием трех растительных тест-систем, совпадают. Следовательно, неопровержимо доказано, что дренажные воды, стекающие с хвостохранилища комбината, являются мутагенами.

Чтобы сравнить чувствительность всех трех растительных тест-систем к генотоксическому действию жидких стоков горно-обогатительного комбината, мы определили возрастание частоты индуцированных сточными водами мутаций относительно контроля для всех использованных тест-систем и для наглядности представили их в виде диаграммы (рис. 2). Дренажные воды вызывали 45-кратное возрастание частоты мутаций при использовании теста Трад-ВТН (мутации по окраске волосков тычиночных нитей). У сои Glycine max. (L.) Merrill, (соматические мутации на листьях) частота мутаций возрастала в 2,7 раза по сравнению с контролем. В наших опытах частота мутаций микроядер в материнских клетках пыльцы возрастала в 4,2 раза. Следовательно, наиболее чувствительной оказалась Трад-ВТН.

Что касается длительности проведения тестирования и простоты в работе, то наиболее удобной, на наш взгляд, является использованная нами тест система индукции микроядер в материнских клетках пыльцы Трад-МЯ. Это связано с тем, что результаты можно получить в течение 7-10 дней. При использовании тест-систем Трад-ВТН и сои потребуется 21 день и 1 месяц соответственно. Кроме того, для сои необходимо проведение опытов с использованием опытных участков или теплиц. Следовательно, использованная нами тест-система является экспресс-методом, что значительно сокращает время и стоимость исследований.

Таблица 2. Влияние сточных (дренажных и озерных) вод на традесканцию клона 02

№	Вариант	Количество	Количество	%	Р
п/п		тетрад	микроядер
1	Контроль	6669	22	0,33
2	Дренажные воды	1799	25	1,39	>>0,001
3	Озеро	3713	9	0,24	>0,05

Для проверки достоверности выявленных различий мы использовали преобразование Фишера для сравнения долей (Урбах, 1963), которые преобразуются:

Выводы

1. Дренажные воды, стекающие с хвостохранилища горно-обогатительного комбината в р. Баксан, являются мутагенными.

2. Воды озера, расположенного наверху хвостохранилища, мутагенным эффектом не обладают.

3. По мере фильтрации через тело дамбы озерные воды приобретают мутагенные свойства.

4. Наиболее чувствительной из трех использованных тест-систем является Трад-ВТН (мутации по окраске волосков тычиночных нитей).

5. Растительная тест-система Трад-МЯ является наиболее удобной в использовании, т.к. она обладает достаточной чувствительностью и относится к группе экспресс-методов.

Заключение

Исследование генотоксического влияния Тырныаузского вольфрамо-молибденового комбината на окружающую среду было начато в 1996 г. В результате проведенных исследований было выявлено, что твердые и жидкие отходы комбината обладают мутагенным потенциалом. В этих исследованиях применялись две растительные тест-системы - мутации в волосках тычиночных нитей у Традесканции (Трэд ВТН) и соматические мутации на листьях сои линии Т219. Мы использовали третью растительную тест-систему - индукция микроядер в материнских клетках пыльцы (Трад-МЯ), которая оказалась достаточно чувствительной и удобной в использовании.

Ранее эта же тест-система была использована для определения генотоксичности жидких отходов еще одного предприятия цветной металлургии - Нальчикского гидрометаллургического завода. (Белько, 2008). В этой работе было показано, что жидкие стоки завода увеличивают частоту микроядер в 3,3 раза по сравнению с контролем. В наших опытах с дренажными водами, стекающими с отвалов горно-обогатительного комбината, частота микроядер по сравнению с контролем была выше в 4,2 раза. Таким образом, тест с индукцией микроядер пригоден для тестирования отходов разного происхождения и может широко использоваться при проведении исследований по определению вредного влияния загрязнения окружающей среды.

Литература

1. Атлас приро дно-техногенных опасностей Кабардино-Балкарской республики. Под ред. И.И. Мазура. М.: Изд. центр «Елима». 2005. С.126-127.

2. Биттуева М.М. Определение генотоксичности отходов Тырныаузского горнообогатительного комбината с использованием растительной тест-системы (Glycine max (L) Merill). Материалы Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. Нальчик. 2004. Т. III. С.130-134.

3. Государственный доклад о состоянии окружающей природной среды в Кабардино-Балкарской республике в 2000 году. Нальчик. 2001. - 117 с.

4. Отчет о научно-исследовательской работе Высокогорного геофизического института. Нальчик. 2005 г. 59 с.

5. Урбах В.Ю. Математическая статистика для биологов и медиков. М. Изд-во Академии наук СССР. 1963. 306с.

6. Ма Т.Н., Gabrera G.L., Chen R. et al. Tradescantia micronucleus assay. //Mutat. Res. 1994. №310. P. 221-230.

Рубрики (разделы) сайта, содержащие публикации по проблемам организации исследовательской и проектной деятельности школьников:

Общие вопросы - теория	География	Экология - теория
Общие вопросы - практика	Биология	Экология - практика
Детские исследовательские работы и проекты по географии, биологии и экологии

На нашем сайте, помимо текущего раздела, есть также три других раздела, также посвященные исследовательской и проектной деятельности школьников. Это раздел Вебинары, посвященный вопросам организации исследовательской деятельности школьников в природе, а также разделы Исследовательские работы и Публикации. Последние два раздела отличаются от текущего раздела тем, что там собраны детские исследовательские работы и публикации педагогов по тематике "полевого изучение природы", т.е. исключительно работы, выполненные или описывающие исследовательскую деятельность школьников В ПРИРОДЕ. Данный же раздел посвящен более общим вопросам организации исследовательской и проектной деятельности.

Внимание! На нашем сайте мы готовы публиковать статьи по вопросам организации экологического образования детей в природе, которые могут быть полезны коллегам по всей стране. Это могут быть проблемные статьи, авторские образовательные программы, методические пособия, нормативно-инструктивные документы и материалы, фотографии, отчеты и т.п. по таким тематикам как:

полевые практикумы,
экологические образовательные экспедиции,
экологические лагеря,
конкурсы детских исследовательских работ (проектов),
материалы семинаров и конференций,
методики полевых исследований (проектной деятельности),
детские исследовательские работы (проекты),
экологические тропы,
"экспедиционная жизнь".

О Вас и Вашем опыте узнает вся Россия, а главное - Вы сможете принести пользу системе экологического образования нашей страны, "вложить свою лепту" в совершенствование форм и методов работы с детьми!

Если Вы готовы поделиться своим опытом с коллегами по всей стране - присылайте свои предложения (кратко опишите свои материалы), мы рассмотрим их и вместе обсудим наиболее оптимальную форму их публикации на нашем сайте.

Поделиться/Share:

: ml :

Порекомендуйте нас в "своих" социальных сетях:

- share this page with your friends!