Способ биоиндикации загрязнения воздушной среды

(щС ЗОБ РЕТЕНИЯ оссийской Федерации(71) Оренбургский государственный медицинскийинститут; Лаборатория персистенции микроорганизмов Института экологии и генетики микроорганизмов Уральского отделения АН СССР(73) Отдел персистенции микроорганизмов Института экологии и генетики микроорганизмовУральского отделения РАН(56) Климова ДМ, Маэурина ТЛ. Зависимостьпоказателей функционального состояния и заболеваемость детей при различных уровнях загрязнения атмосферного воздуха. - В сб.: факторы окружающей среды и здоровье населения.- М.:НИИ общей и комм. гигиень им. А,Н.Сы -Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам ДОПИСАН к патенту(54) СПОСОБ БИОИНДИКАЦИИ ЗАПЯЗНЕНИЯ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ(57) Использование. при экологической экспертизе техногенного загрязнения окружающей среды, в медицине. Сущность изобретения: проводят обследование детей младшего школьного возраста на наличие резидентной микрофлоры золотистого стафилококка, находящегося на слизистой оболочке носоглотки, проживающих на исследуемой и контрольной (фоновой) территбриях Определяют по полученному соотношению показатель резидентного стафипококкового бактерионосительства и при величине его выше 3 делают заключение об экологическом неблагополучии воздушной среды при ее загрязнении сероводородом и двуокисью серы. 2 табл.Изобретение относится к методам биологического контроля качества окружающейсреды и может быть использовано для выявления и оценки техногенного загрязненияатмосферного воздуха,Биоиндикация является актуальным иперспективным направлением современной науки и технологИи, так как позволяетне только тестировать наличие в окружающей среде отдельных химических веществ исоединений, но и оценить интенсивностьповреждающего действия комплекса данных техногенных факторов на состояниеприродных экосистем. 8 качестве тест-объектов для биоиндикации антропогенноговоздействия на окружающую среду предложено использование высших и низших растений, животных и дрпри этом изучаемые"качественные и количественнь 1 е параметрыих жизнедеятельности, определенные в зоне тестируемого техногенного влияния,сравниваются с таковыми, полученными вфоновой экологически чистой зоне, и на основании этого делается вывод о наличии иинтенсивности повреждающего действияфакторов внешней среды на экосистему(Биоиндикация загрязнения наземных экосистем).Однако данные, полученные при изучении подобных биообьектов достаточносложно экстраполировать на взаимоотношения в системе окружающая среда - человек в силу их значительной эволюционнойудаленности и физиологических различий,В этой связи приходится констатировать," МО в природе, кроме человека, вряд ли существует иной вид, который претендовал,бына полную индикаторную универсальностьв качестве обьекта биологического монитбринга,Среди способов биоиндикации, основанных на изучении влияния окружающейсреды на здоровье человека, наиболее широкое распространение в силу своей универсальности получил метод изученияструктуры и динамики заболеваемости(смертности) в населенныхпунктах и на территориях, подверженных действию экологически неблагоприятных факторов. Приэтом в качестве обьекта биоиндикацииобычно используется детский контингент,как наиболее чувствительный к действиюфакторов среды. Однако указанный подходоснован на учете поздних нарушений в организме человека (заболеваний и смерти), вто время как основной задачей биоиндикации как раэ является обнаружение наиболееранних, предпатологических изменений,позволяющее получить "резерв времени"для осуществления мероприятий по предот- Г вращению или устранению действия экологически неблагоприятных факторов на здоровье человеческой популяции.Способом, позволяющим тестировать5 предпатологические изменения,и наиболееблизким к заявляемому (способом-прототипом) является подход к оценке уровня атмосферных загрязнений на основеопределения количественных параметров"0 стафилококковой аутомикрофлоры тела (вчастности, микрофлоры кожи) у детскогоконтингента, проживающего в обследуемойзоне, и сравнении найденных значений споказателями, полученными в фоновой(эко 5 логически чистой) зоне.Однако подобный подход не позволяетс достаточной точностью охарактеризоватьуровень загрязнения атмосферного воздуха, так как, во-первых, состояние аутомик 20 рофлоры кожи не является специфическимотражением загрязнения именно воздушной среды, а отражает скорее общий уровень резистентности организма и можетменяться в зависимости от многих гигиени 25 ческих воздействий (вплоть до применяемых сортов мыла); во-вторых, определениетолько количественных параметров аутомикрофлоры, используемые в способе-прототипе, никак не характеризует ее30 патогенные потенции, а следовательно, ироль как "фактора риска" развития гнойновоспалительных заболеваний, т.е. не позволяет оценить реальную опасностьатмосферных загрязнений для здоровья35 населения, В способе-прототипе не приведены также критерии изменения аутомикрофлоры в зависимости от уровнязагрязнения воздушной среды (в том числетакими широко распространенными эагрязнителями как сероводород и диоксид серы),что делает невозможным его самостоятельное использование,Цель изобретения - повышение точности степени индикации воздушной среды45 сероводородом и диоксидом серы. Сущность способа заключается в отборе проб аутомикрофлоры со слизистой оболочки носоглотки у детей младшего б 0 школьного возраста, постоянно проживающих в обследуемой, а также в фоновой зонах, и проведения их бактериологического анализа с установлением частоты распространения среди детей состояния резидентбб ного бактерионосительства золотистогоатафилококка (РВ). Далее соотносятся величины частоты бактерионосительства в обследуемой (РВх) и фоновой (РВк) зонах и при значениях соотношения РВх/РВ более 3 воздушную среду считают загрязненной;Отличительные признаки способа определяются тем, что атмосферные загрязнения первично поражают местные механизмы защиты носоглотки, при этом ее слизистая оболочка не подвергается никакому другому действию, кроме действия вдыхаемого воздуха, что позволяет говорить о специфичности способа в отношении . загрязнения именно воздушной среды; снижение активности механизмов местной резистентности слизистой оболочки ведет к колонизации носоглотки потенциально патогенными микроорганизмами, способными вызывать заболевания, в первую очередь - золотистым стафилококком, при этом наиболее опасным является длительное пребываниестафилококка на слизистой оболочке(т.н. резидентное бактерионосительство), определяющее большую вероятность диссеминации стафилококка по организму с формированием вторичных очагов поражения.Обоснованием для формулирования заключения о высоком уровне загрязнения атмосферного воздуха сероводородом и диоксидом серы при регистрации значений соОтношения величины резидентного бактерионосительства золотистого стафилококка на слизистой оболочке носоглотки у детей младшего школьного возраста в обследуемой зоне к подобной величине в фоновой зоне (соотношения РВх/РВк) более 3 служат сяедующие материалы.Проведен сравнительный анализ заявляемого способа с величинами загрязнения воздушной среды сероводородом и диоксидом серы, Как критерий высокого загрязнения рассматривалась регистрация в атмосферном воздухе превышений концентраций сероводорода и диоксида серы более 10 ПДК. Исследования проведены в Астраханском и Карачаганакском газопромышленном регионах. Полученные результаты представлены в табл. 1,Анализ данных, представленных в табл, 1, позволяет сделать два основных вывода;выявлена стойкая тенденция к росту ча.- стоты резидентного бактерионосительства золотистого стафилококка (соотношения РВх/РВк) по мере нарастания интенсивности загрязнения атмосферного воздуха сероводородом и диоксидом серы, При этом, если зависимость величины РВ,/РВ, от общего процента дней в году с превышением ПДК характеризуется средним уровнем положительной корреляционной связи (р =0,61), то при регистрации превышений более 10 ПДК установлено значение р -0,82, характеризующее высокий уровеньположительной корреляционной связи между химическими загрязнениями атмосферного воздуха и ростом частоты стафилококкового бактерионосительства;5 по мере нарастания интенсивности загрязнения атмосферного воздуха наблюдается возрастание значения РВх/РВк, при этом высокому уровню загрязнения атмосферного воздуха сероводородом и диокси дом серы (более 10 ПДК) соответствовализначения величин РВ,/РВк 3,2; 3,4; 3,6 и более, т,е. более 3.С другой стороны, при регистрации величины РВх/РВк менее 3 загрязнение воз душной среды сероводородом и диоксидомсеры находится в пределах более 1, но менее 10 ПДК, т,е, выражено в умеренной степени.Таким образом, величина соотношенияРВх/РВк, равная 3, должна рассматриваться как пороговая, превышение которой свидетельствует о высоком уровне химического загрязнения атмосферного воздуха и сероводородом и диоксидом серы.Способ иллюстрируется следующими примерами. 25 П р и м е р 1. При проведении биоиндикации загрязнения атмосферного воздуха 30 в районе Карачэганакского нефтегазоконденсатного месторождения (КазССР) в с, Тунгуш, с. Бумаколь (обследуемая эона) и с, Александровка(фоновая зона) было проведено сравнительное изучение уровня 35 распространения резидентного бактерионосительства золотистого стафилококка на слизистой оболочке носоглотки у детей младшего школьного возраста, постоянно проживающих в обследуемых населенных 40 пунктах. В каждом из населенных пунктов у100 детей иэ передних отделов носа отбирались пробы слизи, которые засевались на желточно-солевой агар, Выросшие колонии выделяли в чистой культуре и определяли у 45 них способность коагулировать плазму,ферментировать маннит в анаэробных условиях, продуцировать ДНК-аэу, а также учи тывали их лецитовителлазную способностьна использованной желточно-солевой сре де, Культуры, проявляющие свойства, характерные для золотистых стафилококков, фаготипировали с использованием типовых стафилококковых бактериофагов набора "Ч". Подобное обследование проводили 55 двукратно с интервалом 1,5 - 2 месяца и лица, у которых было установлено совпадение результатов бактериологического анализа и идентичность фаготиповых характеристик выделенных культур золотистого стафилококка, определяли как бактерионосителей1793740 Таблица 1 Уровейь резидентного бактерионосительства золотистого стафилококка (значения соотно-шения РВ/РВ) в зависимости бт йнтенсивности загрязнения воздушной средыНаселенные пункты Значение соотношеФния РВ/РВ Величины загружения атмосферного воэха се ово о о ом и иокси ом се ырезидентного типа. По результатам проведенных исследований в с, Тунгуш из 100 обследованных детей резидентноебактерионосительство золотистого стафилококка на слизистой оболочке носоглотки установле но у 38 человек (частота бактерионосительства РВ - 38). В с. Бумаколь подобный показатель составил 18. Одновременно при проведении обследования 100 детей младшего школьного возраста, постоянно 10 проживающих в с, Александровка, расположенном в экологически чистой Фоновой зоне, сободной от озоого елни .неблагоприятных техногенных факторов, получены данные о распространении дан. 15 ного состояния на уровне 10 (РВ),В дальнейшем проводили подсчет соотчошений частоты резидентного бактерионосительства золотистого стафилококка в 20 обследуемых населенных пунктах и подобной величине, полученной е фоновой зоне (РВ/РВ), когорые составили в с, Тунгуш - ЗЯ; в с, Бумаколь - 1,8. Учитывая тот факт, что, как показано выше, значениям соот нои.ния РВ/РВ более 3 соответствуют высокие з;качения сагрязне.ия атмосфер-, ного возд,ха серого.;.;ородом и диоксидом серы (в действительности - в с, Тунгуш при годовом периоде осреднени. в 3,8 проб 30 отмечено превы.везение ПДК по этим компонентам, в том чи;ле более 10 ПДК в 0,4 проб) может бц 1 ь сделано,заключение о выраженном эагр 7 й гнии воздушной среды в данном населенном пункте (определенное 35 значение РВ/РВ 3,8). Состояние атмосФерного воздуха в с. Бумаколь характеризовалось спорадическим превышением ПДК (0,5 проб,), при этом не выявлено ни одно- го случал превышений более 10 ПДК, чему 40 соответствует низкий уровень значения Р В /Р В=1,8.П р и м е р 2, Биоиндикация загрязнения атмосферного воздуха в районе Астраханского газоперерабатывающего завода (АГЗП) осуществлена по примеру 1, при этом изучение частоты резидентного бактерионосительства проведено в 10 населенных пунктах, расположенных в 20-километровой зоне вокруг АГПЗ, в сопоставлении.с фоновыми значениями, зарегистрированными в экологически чистой зоне. Выявленные значения РВ/РВ и их согласование с результатами химического анализа атмосферного воздуха на сероводород и диоксид серы представлены в табл. 2. Установлено превышение величин соотношения РВ,/РВ выше значения 3 в населенных пунктах ст; Акса- райская (3,8); К-з 50-летия ВЛКСМ (3,8); с. Степное (3,8); с. Сеитовка (4,0); с, Куянлы (4,1) и с, Айсапай (4,1). Сопоставление полученных результатов с данными химического анализа атмосферного воздуха на сероводород и диоксид серы при учете превышений выше 10 ПДК выявило высокую степень положительной корреляционной связи, При этом значения РВ,/РВ более 3 регистрировались в населенных пунктах, характеризующихся высоким уровнем загрязнения атмосферного воздуха сероводородом и диоксидом серы более 10 ПДК.Осуществление способа позволило провести экологическое картирование района добычи и переработки природного сероводородсодержащего газа, охарактеризовать загрязнение атмосферного воздухав 6 укаэанных пунктах как высокое и разработать рекомендации по корректировке границ санитарно-защитной зоны промышленного предприятия,1793740 10 Продолжение табл, 1 Величины загружения атмосферного воэха се ово о о ом и иокси ом се ы Населенные пункты Значение соотношения РВ/РВпроцент проб с превышением10 П К процент дней в году с и евышением П К 3,9 2,9 6,7 7,7 6 4,7 3,8 3,8 3,8 4 4,1 4,1 0,4 0,5 0,7 0,6 1,2 1,8 1,8 2,7 .2,8 2,9 3,2 3,2 3,5 3,8 3,9 Таблица 2 Название населенных пунктов Процент проб воздуха с превышением более 10 ПДК по серо- . водороду и диоксиду серы Значение резидентного бактерионосительства золотистого стафилококка у детей младшогошкольного воз Оста Ф о р м у л а и э о б р е т е н и я гряэнения воздушной среды сероводородом и двуокисью серы, определениеСПОСОБ БИОИНДИКАЦИИ ЗАГРЯЗ проводят у детей младшего школьногоНЕНИЯ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ утем возраста, в качестве стафилококковой определения стафилококковой микрофло микрофлоры используют резидентную ры тела у детского контингента и срав микрофлору золотистого стафилококка, нения найденных значений с показате- находящегося на слизистой оболочке лями, полученными в фоновой зоне,10 носоглотки, и при значении показателя отличающийся тем, что, с целью повы. резидентного стафилококкового бактерищения точности степени индикации эа оносительства больше 3 воздушную сресу считают аагряананнои. 6. К50-летия ВЛКСМ 7. Акса райская8, Степное9, Сеитовка10, Айсапай11. КуянлыКарачаганакский газопроиышленный регион: 12. Канай13. Бумаколь14. Каракемир15, Успеновка16. Жанаталап17.Жарсуат18. Приуральный 19. Бестау20, Березовка21.Т нг ш 1, п,Камызяк (фоновая зона)2. и. Бузан3. с. Джанай4. с. Досанг5. с. Новоурусовка6. К-э 50-летия ВЛКСМ7, ст, Аксарайская8. с. Степное9. с. Сеитовка10. с, Айсапай11. с, Куянлы 9,8 16,7 19,6 23;5 24,5 34,237,3 37,3.39,9 40,0 40,2 00,51,52,21,62,231,72,83,8 1,0 1:,7 2,0 2,4 2,5 3,8 3,8 3,8 4,0 4,1 4,1 0 0 0 0 0 0,2 0,2 0,4 0,6 0,4 0О.0000,40,50,70,61,21,8