Эколого-генетическая и эпидемиологическая оценка горных территорий Центрального Кавказа, загрязненных тяжелыми металлами (на примере Кабардино-Балкарской Республики)
| Вид материала | Автореферат |
- Настоящие нормативы конкретизируют и развивают основные положения действующих федеральных, 9628.93kb.
- Доклад парламента кабардино-балкарской республики, 1433.66kb.
- О некоторых итогах, 491.32kb.
- Нетрадиционные религиозные движения в современном российском обществе (на примере Кабардино-Балкарской, 493.72kb.
- Конкурс проводится в целях противодействия терроризму и экстремизму в Кабардино-Балкарской, 53.95kb.
- Методические рекомендации по подготовке Докладов о результатах и основных направлениях, 496.07kb.
- Положение о республиканском конкурсе «Религия и толерантность», 75.36kb.
- Государственную Думу Астраханской области в августе 2010 года Перечень федеральных, 1046.95kb.
- Балкарской Республики Суншева А. А. и содоклад, 69.64kb.
- Инвестиционная привлекательность кабардино-балкарской республики: анализ и пути повышения, 77.47kb.
На правах рукописи
РЕУТОВА Нина Васильевна
Эколого-генетическая и эпидемиологическая оценка горных территорий Центрального Кавказа, загрязненных тяжелыми металлами (на примере Кабардино-Балкарской Республики)
Специальность 03.00.16 – Экология
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
доктора биологических наук
Нальчик. 2008
Работа выполнена в ГУ «Высокогорный геофизический институт» Росгидромет и в ГУЗ «Республиканский центр планирования семьи и репродукции » МЗ КБР.
Научный консультант:
Доктор медицинских наук, профессор Г. Д. Засухина
Официальные оппоненты:
Доктор биологических наук, профессор Д. Н. Кавтарадзе
Доктор биологических наук, профессор Ю. П. Козлов
Доктор биологических наук М. Д. Померанцева
Ведущая организация:
Институт биохимии и генетики Уфимского научного центра РАН
Защита состоится « 23 » мая 2008 г. в 14 часов на заседании Диссертационного Совета Д. 501.001.55 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора наук по адресу: 119992, ГСП – 2, Москва, Ленинские горы, МГУ им. М.В. Ломоносова, д. 1, корпус 12 (биофак)
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Биологического факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова.
Автореферат разослан « » 2008 г.
Ученый секретарь
Диссертационного Совета
Кандидат биологических наук Н.В. Карташева
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Изучение влияния возрастающего загрязнения окружающей среды на живые организмы является одной из важнейших проблем современности. Прогресс человечества неразрывно связан с развитием промышленности, а развитие промышленности неизбежно ведет к загрязнению атмосферы, гидросферы, литосферы (почвы) и биосферы. Загрязнение воды, воздуха, почвы негативно сказывается на живых организмах, в том числе и на человеке.
В настоящее время разработан ряд эффективных методов оценки качества окружающей среды, к которым относятся: классический – это отбор проб воздуха, воды, почв и их лабораторный анализ с использованием физико-химических методов. Однако такой подход не дает возможности определить меру опасности выявленного загрязнения для живых организмов (в том числе и человека) и их сообществ. Другой подход – это определение генотоксического эффекта загрязнений с использованием набора тест-систем, что позволяет выявить наличие мутагенного, канцерогенного, тератогенного и других неблагоприятных влияний загрязнителей. С использованием этого подхода было протестировано огромное количество вновь синтезированных веществ, а также компонентов окружающей среды (почв, атмосферного воздуха, поверхностных вод и седиментов), содержащих набор самых разнообразных поллютантов. Однако и этот подход не дает достаточной информации о том, каким образом выявленный с помощью тест-систем генотоксический эффект может влиять на растения, животных и их сообщества, а также на здоровье населения. В настоящее время получает развитие еще один подход к оценке качества окружающей среды. Это определение генотоксического влияния загрязнения непосредственно in situ на растения и животных, обитающих на данной территории. В данном случае будет учтен вклад всего комплекса опасных веществ, включая их возможный синергизм и антагонизм. Вместе с тем при таком подходе нерешенной проблемой остается оценка влияния загрязнения окружающей среды на здоровье населения. Достаточно трудно определить, как выявленное с помощью тест-систем и видов местной флоры и фауны генотоксическое влияние отражается на сообществах местной биоты и здоровье населения.
Загрязненная среда обитания оказывает токсическое влияние на живые организмы. Если токсическое влияние, как правило, легко определимо, то влияние на генетические структуры организма выявить весьма сложно, а его последствия в ряде случаев могут носить отдаленный характер.
Мутагенные загрязнения, привносимые в среду обитания человека, приводят к тяжелым генетическим последствиям – росту числа спонтанных абортов, врожденных уродств, наследственных болезней, что пагубно отражается на генофонде населения в целом. Не меньшую опасность представляют мутагены и как факторы, инициирующие развитие злокачественных опухолей. Известно, что большинство мутагенов являются канцерогенами. Загрязнение окружающей среды мутагенами – один из факторов, вызывающих преждевременное старение и сокращение продолжительности жизни.
Для выяснения причин роста числа тех или иных заболеваний и принятия мер для их устранения крайне важно своевременное проведение токсико-генетических исследований состояния окружающей среды.
Учитывая вышеизложенное, было проведено настоящее исследование, основой которого являлось: изучение возможности использования растительных тест-систем для определения мутагенного потенциала тяжелых металлов; подбор оптимальных тест-систем и изучение возможности их применения для выявления генотоксичности отходов предприятий цветной металлургии; определение уровня и спектра загрязнения исследуемых территорий химическими компонентами; определение генотоксического влияния разных типов загрязнения с использованием тест-систем и видов дикорастущей флоры и оценка показателей здоровья и структуры заболеваемости взрослого населения на исследуемых территориях в динамике. Для экологической оценки загрязненных территорий нами использован генетико-эпидемиологический подход, позволяющий экстраполировать в некоторой степени данные с тест-систем растительного происхождения на другие высшие организмы, в том числе и на человека.
Цель работы: разработка оптимальных методик оценки генотоксического эффекта загрязнения окружающей среды горных территорий Центрального Кавказа загрязненных тяжелыми металлами, анализ состояния здоровья населения, проживающего на загрязненной территории, и исследование возможности использования выявленных генетических изменений у растений в качестве одного из критериев прогноза возможной угрозы здоровью населения.
Задачи исследования:
- Оценка мутагенной активности тяжелых металлов и определение их токсических и мутагенных концентраций с использованием трех растительных тест систем - хромосомные аберрации в клетках корневой меристемы C. capillaris L., мутации в волосках тычиночных нитей традесканции клона 02 (Трад-ВТН) и соматические мутации в листьях сои (Glycine max (L.) Merill) линии Т219.
- Оценка возможности использования растительных тест-систем для определения генетических эффектов отходов вольфрамо-молибденового производства.
- Изучение уровня загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами в районе расположения горно-обогатительного комбината и в чистых районах, соответствующих ему по геоклиматическим характеристикам.
- Разработка методики оценки генотоксического потенциала почв, загрязненных различными типами химических соединений, с использованием растительной тест системы сои (Glycine max (L.) Merill) линии Т219 и определение ее чувствительности и пригодности для этих целей.
- Оценка возможности использования видов дикорастущей флоры для целей генетического мониторинга загрязнения окружающей среды и выбор видов, обладающих выраженной чувствительностью к различным типам загрязнений.
- Исследование влияния частоты мутаций на фенотипические признаки растений в районах с разными типами загрязнений.
- Анализ возможности использования различных тест-систем и определение оптимального их набора для целей генетического мониторинга загрязнения окружающей среды и прогноза угрозы здоровью населения
- Анализ состояния здоровья взрослого населения, частоты онкозаболеваний, спонтанных абортов, рождения детей с врожденными пороками развития (ВПР) и частоты наследственных заболеваний у населения, проживающего в районе расположения горно-обогатительного комбината и сравнение его с аналогичными показателями в контрольных районах.
- Оценка прогностической ценности предлагаемых методов и методик проведения эколого-генетического мониторинга загрязнения окружающей среды для определения возможной угрозы здоровью населения, проживающего на загрязненных территориях.
Научная новизна.
На основе проведения сравнительной оценки мутагенного потенциала восьми тяжелых металлов (Ag, Hg, Cu, Pb, Cd, Cr, Mo, W) с использованием трех растительных тест систем - C. capillaris L.,Трад-ВТН клона 02 и сои (Glycine max (L.) Merill) линии Т219 составлены ряды токсичности и мутагенности для этих металлов, показано наличие корреляции между их токсичностью и мутагенностью. Выявлены корреляционные связи между результатами, полученными на всех трех тест системах. Доказана пригодность вышеуказанных растительных тест систем для определения генотоксичности тяжелых металлов.
Впервые проведена оценка генотоксичности отходов предприятий цветной металлургии с использованием набора из трех растительных тест систем C. capillaris L.,Трад-ВТН клона 02 и сои (Glycine max (L.) Merill) линии Т219. В результате сравнительного анализа определены наиболее чувствительные к данному типу загрязнений и удобные в работе тест-системы.
Для целей генетического мониторинга загрязнения окружающей среды использованы растения дикорастущей флоры – 5 видов растений в случае загрязнения тяжелыми металлами: одуванчик лекарственный (Taraxacum officinale Wigg.s.l); костер кровельный (Anisantha tectorum); тонконог гребенчатый (Koeleria cristata); белена черная (Hyoscyanus niger) и юринея предкавказская (Yurinea ciscaucasica) и 4 вида растений в случае загрязнения нефтепродуктами: одуванчик лекарственный (Taraxacum officinale Wigg.s.l), ромашка непахучая (Matricaria recutita L.), конский щавель (Rumex confertus Willd.) и подорожник большой (Plantago major L). С учетом чувствительности и экономичности предложен наиболее подходящий вид растений дикорастущей флоры - одуванчик лекарственный (Taraxacum officinale Wigg.s.l) - широко распространенный и пригодный для использования в разных регионах для целей генетического мониторинга разных типов загрязнения окружающей среды.
Впервые проведен сравнительный анализ содержания тяжелых металлов и уровня хромосомных аберраций у разных видов растений дикорастущей флоры, произрастающих на отвалах горно-обогатительного комбината.
Впервые проведен сравнительный анализ частоты мутаций, определенных цитогенетическим методом у исследуемых растений с рядом фенотипических признаков и структурой растительных сообществ в изучаемых регионах.
Разработана методика оценки генотоксического потенциала объектов окружающей среды с использованием растительной тест-системы сои (Glycine max (L.) Merill) линии Т219 и видов дикорастущей флоры, пригодная для разных типов загрязнений, экономичная и простая в использовании.
На основе анализа частоты и структуры заболеваемости взрослого населения в загрязненных районах по сравнению с таковыми показателями в контрольных регионах выявлена наибольшая частота встречаемости патологии костно-мышечной системы и соединительной ткани.
В случае загрязнения окружающей среды рядом исследованных тяжелых металлов не выявлено различий между исследуемым и контрольным регионами по показателям онкологических заболеваний, хромосомных и аутосомно-доминантных моногенных заболеваний и рождения детей с врожденными пороками развития.
Получены доказательства мутагенной природы загрязнителей среды в районе расположения горно-обогатительного комбината и выявлено повышение частоты некоторых патологий человека (частота спонтанных абортов).
Показана необходимость использования растительных тест-систем и растений дикорастущей флоры для оценки качества окружающей среды.
Научно-практическая значимость.