ВЛИЯНИЕ ДИЭТАНОЛАМИНА НА ВЫЖИВАЕМОСТЬ ЭМБРИОНОВ И ЛИЧИНОК СЕВРЮГИ (ACIPENSERSTELLATUS PALLAS)
Аннотация и ключевые слова
Аннотация (русский):
Представлены экспериментальные данные о токсических свойствах одного из основных компонентов сточных вод предприятий газоперерабатывающей промышленности - диэтаноламина. Диэтаноламин является высокотоксичным органическим соединением, его негативное действие на эмбриональное развитие рыб Волго-Каспийского бассейна начинает проявляться уже при минимальных концентрациях. Объектом исследования являлась икра севрюги ( Acipenser stellatus Pallas), помещенная в растворы диэтаноламина на стадии восьми бластомеров. Длительность эксперимента - 15 суток. Уровень токсичности и механизм воздействия токсиканта определялись по степени изменения морфометрических показателей, поведенческим реакциям (общий симптомокомплекс отравления), физиологическому состоянию и выживаемости организмов. Установлено, что под влиянием диэтаноламина происходят значительные изменения морфофункциональных показателей развивающихся эмбрионов и личинок севрюги. С увеличением концентрации токсиканта степень и глубина этих изменений возрастают. Установлена зависимость степени негативного воздействия на физиологическое состояние от времени пребывания рыб в растворах диэтаноламина, а также от стадии онтогенеза. Применение комплексного подхода, объединяющего токсикологические, ихтиологические, физиологические направления исследований, позволили выявить неравномерность в развитии эмбрионов, снижение их двигательной активности, нарушение пигментации покровов тела, замедление роста и развития, снижение выживаемости. В опытных водоемах отмечено увеличение продолжительности процесса выклева, а также количества особей, развивающихся с отклонениями от нормативных показателей. Увеличение концентрации токсиканта и времени пребывания посадочного материала в его растворах приводило к повышению общего отхода икры, предличинок и личинок севрюги в опытных водоемах в сравнении с контрольными.

Ключевые слова:
севрюга (Acipenser stellatus Pallas), диэтаноламин, токсикант, икра, эмбрионы, личинки, концентрация, выживаемость, морфометрические показатели
Текст
Текст произведения (PDF): Читать Скачать

Бассейн р. Волги является регионом с высоким уровнем развития промышленного и сельскохозяйственного производства, оказывающего существенное влияние на состояние природной среды, особенно в нижнем ее течении. Технологические выбросы газоперерабатывающего предприятия, содержащего сероводород, оксиды азота, серы, углерода и других веществ, соединяясь с атмосферной влагой, выпадают в виде кислотных осадков на поверхность почвы и воды, что приводит к изменению их физико-химических свойств в результате закисления. Кроме того, в сточных водах, поступление которых в рыбохозяйственные водоемы не исключено, в результате фильтрации и аварийных утечек содержится большой набор компонентов органической природы [1, 2]. Среди них особое место занимает диэтаноламин (ДЭА), широко применяемый в нефте- и газоперерабатывающей промышленности в качестве адсорбента газообразных соединений. Сведения о токсических свойствах ДЭА на рыб в литературе немногочислены. Имеется сообщение [3] о влиянии этого соединения на выживаемость рыб, согласно которому в 50 % их гибель наступала в концентрации ДЭА 560 мг/л за 144 ч, а доза 320 мг/л по этому показателю была нетоксичной. По результатам других исследований ДЭА вызывает токсический эффект в организме представителей семейств карповых и осетровых рыб на ранних стадиях эмбрионального развития [4-7]. Установлена предельно допустимая концентрация (ПДК) диэтаноламина для водоемов общего водопользования - 0,8 мг/л, лимитирующий фактор - органолептический и ПДК для воды рыбохозяйственных водоемов - 0,01 мг/л [8]. Изучение воздействия ДЭА на санитарный режим водоемов и органолептические свойства воды выявило, что наиболее чувствительным показателем степени этого влияния является биохимическое потребление кислорода, по которому определена пороговая концентрация ДЭА - 1 мг/л [9]. В связи с этим исследование воздействия ДЭА на различные стадии онтогенеза рыб представляет несомненное и теоретическое, и практическое значение. Материал и методы исследований Материалом для исследований служила икра севрюги (Acipenser stellatus Рallas), доставленная с Бертюльского осетрового рыбоводного завода. Экспериментальные исследования по выяснению степени влияния препарата на икру и личинок проводились общепринятыми в водной токсикологии методами исследований с некоторыми модификациями для конкретных условий [10, 11]. Основной метод работы - постановка эксперимента с контролем. Критериями токсичности препарата служили такие показатели, как жизнедеятельность организмов и их выживаемость в зависимости от концентрации и времени интоксикации (продолжительности действия), общий симптомокомплекс отравления (по поведенческим реакциям), физиологическое состояние рыб (частота дыхания и сердечного ритма), морфометрические показатели. Эксперименты с икрой севрюги, оплодотворенной в заводских условиях при температуре 15,8 °С, проведены в стеклянных двухлитровых кристаллизаторах при плотности посадки 200 экз. в растворах ДЭА 0,5; 1; 5; 10; 50 и 100 мг/л при температуре воды 21-22 °С в лабораторных условиях. Эксперимент был заложен на стадии 8 бластомеров (2-й этап, 6-я стадия), через 3 ч после оплодотворения. Длительность эксперимента составила 15 суток. Развитие рыб - этапы и стадии - определяли по классификации А. С. Гинзбург и Т. А. Детлаф [12]. Полученный цифровой материал был подвергнут вариационно-статистической обработке [13]. Результаты исследований Результаты экспериментов с развивающейся икрой севрюги, заложенной в растворы ДЭА на стадии восьми бластомеров, свидетельствовали, что через сутки от начала эксперимента в контрольных водоемах и в дозах токсиканта от 0,5 до 10 мг/л более 95 % оплодотворенная икра была на стадии сближения нервных валиков (стадия 21). В то же время в концентрациях токсиканта, превышающих 10 мг/л, наблюдалось неравномерное развитие эмбрионов - как на стадии ранней нейрулы (стадия 19), широкой нервной пластинки (стадия 20), так и на стадии сближения нервных валиков (стадия 21). В этот период - как в опыте, так и в контроле - видимых нарушений в развитии эмбрионов и их гибели не наблюдалось. Спустя двое суток в контрольных емкостях большая часть посадочного материала находилась на стадии изгиба сердечной трубки (стадия 29), эмбрионы совершали интенсивное движение, пульсация сердца их составляла 67 ± 3 удара в минуту. В растворах ДЭА 0,5-1 мг/л различий в развитии эмбрионов между этими вариантами опыта и контролем не наблюдалось, но у эмбрионов в данных концентрациях отмечалось увеличение частоты сердцебиения до 81 ± 6 - 84 ± 8 ударов в минуту. В больших дозах ДЭА (5-100 мг/л) развитие эмбрионов продолжалось также неравномерно. Встречались икринки на различных этапах эмбрионального развития, начиная со стадии слияния боковых пластинок и начала обособления хвостового отдела зародыша (стадия 26) до стадии образования изгиба сердечной трубки (стадия 29), у эмбрионов отмечалось снижение двигательной активности и - в ряде случаев - сердечного ритма. В этот период в вышеуказанных вариантах опыта установлена наибольшая гибель икры, общий отход ее к моменту выклева личинок составлял 10-20,5 %. В меньших дозах ДЭА (0,5-1 мг/л) этот показатель не превышал 1,5-4,9 %, а в контроле - 2,0 % (табл. 1). Таблица 1 Выживаемость севрюги на ранних стадиях онтогенеза в растворах диэтаноламина Концентрация ДЭА, мг/л Уродливые эмбрионы, % Гибель эмбрионов, % Общий отход икры, % Время выклева, ч Уродливые предличинки, % Гибель предличинок, % Общий отход предличинок, % Выживаемость, % Контроль (0,0) 0,7 1,3 2,0 20,0 1,3 0,0 3,3 96,7 0,5 0,8 0,7 1,5 21,0 1,9 8,1 11,5 88,5 1,0 2,7 2,2 4,9 24,5 4,0 15,6 19,6 74,9 5,0 4,6 5,4 10,0 23,3 7,3 17,8 25,1 64,9 10,0 3,3 7,6 10,9 30,5 6,9 21,3 28,2 60,9 50,0 8,9 10,4 19,3 31,5 12,5 16,7 29,2 58,5 100,0 4,6 15,9 20,5 36,0 11,5 11,2 22.7 49,8 К концу третьих суток (через 72 ч) от начала эксперимента как в опытных, так и в контрольных водоемах начался выклев (стадия 35), максимум которого пришелся на 77-80 ч с момента оплодотворения. В контрольных емкостях выклев закончился через 20 ч с момента появления первых предличинок. В водоемах с концентрациями ДЭА более 10 мг/л этот процесс был более продолжителен и закончился через 30,5-36,0 ч (см. табл. 1). В водоемах без ДЭА в период выклева эмбрионы совершали интенсивные движения и достаточно быстро освобождались от оболочек. После выклева эти личинки были очень подвижны и периодически совершали «свечки». В опытных водоемах, в отличие от контрольных, выклюнувшиеся предличинки были менее подвижными и меньших размеров (табл. 2). Таблица 2 Изменение сердечного ритма и морфометрических показателей севрюги на ранних этапах развития при интоксикации диэтаноламином Концентрация ДЭА, мг/л Пульсация сердца, уд./мин Масса личинок, мг Длина личинок, мм эмбрионы предличинки личинки Контроль (0,0) 67,0 ± 3,0 113,0 ± 6,0 93,0 ± 5,0 25,1 ± 0,03 28,4 ± 0,07 0,5 81,0 ± 6,0 127,0 ± 5,0 107,0 ± 6,0 25,2 ± 0,12 20,3 ± 0,05 1,0 84,0 ± 8,0 122,0 ± 6,0 92,0 ± 9,0 24,8 ± 0,10 20,0 ± 0,07 5,0 73,0 ± 6,0 137,0 ± 9,0 81,0 ± 7,0 24,0 ± 0,90 19,8 ± 0,09 10,0 62,0 ± 4,0 132,0 ± 8,0 83,0 ± 7,0 23,8 ± 0,13 20,0 ± 0,09 50,0 65,0 ± 5,0 137,0 ± 11,0 71,0 ± 6,0 23,8 ± 0,16 19,7 ± 0,15 100,0 55,0 ± 6,0 147,0 ± 13,0 69,0 ± 8,0 22,8 ± 0,19 19,6 ± 0,13 Среди них отмечалось до 12 % уродливо развивающихся предличинок (см. табл. 1), которые находились на дне емкости и периодически совершали движения «волчка». Основная масса выклюнувшихся предличинок в опытных емкостях имели внешние патологические признаки в виде искривления туловища и хвостового отдела, диспропорции отдельных частей туловища и аномальной формы желточного мешка. Кроме того, в емкостях с дозой ДЭА 50 и 100 мг/л встречались единичные экземпляры предличинок с чрезмерным увеличением и обводнением околосердечной полости и нарушениями морфологии сердца. Часть эмбрионов в опытных водоемах не смогла освободиться от оболочек и погибла. В результате общий отход икры в кристаллизаторах с концентрацией ДЭА более 1 мг/л был в 2,7-13,7 раза выше, чем в контрольных вариантах, а в минимальной концентрации токсиканта (0,5 мг/л) данный показатель практически не отличался от контроля. В ходе дальнейших наблюдений была зафиксирована гибель выклюнувшихся, но аномально развивающихся предличинок в последующие трое суток эксперимента, а гибели внешне нормально развивающихся предличинок в этот период во всех вариантах опыта не наблюдалось. Через 5 суток с момента выклева во всех водоемах личинки достигли 40-й стадии развития, характеризующейся переходом на смешанное питание и выбросы пигментных пробок. В этот период в опытных водоемах, особенно с максимальной дозой ДЭА (50 и 100 мг/л), отмечались постепенное снижение двигательной активности и интенсивности питания, увеличение частоты сердцебиения и гибель личинок. На 12-е сутки после выклева отход в емкостях с концентрацей ДЭА 100 мг/л составил около 22,7 %, а выживаемость - 49,8 %. В опытных водоемах с концентрациями ДЭА от 0,5 до 5 мг/л отход личинок был в 3 (до 7,9 раз) выше, а выживаемость подопытного материала на 8,9-32,9 % ниже контрольного варианта (см. табл. 2). Проведенный в конце эксперимента макроскопический анализ подопытного материала, выращенного при максимальных концентрациях ДЭА, выявил слабую пигментацию кожных покровов личинок, снижение размерно-весовых показателей и частоты сердцебиения личинок. У личинок в водоемах с 0,5 и 1,0 мг/л токсиканта показатели частоты сердцебиения были значительно выше (см. табл. 2). Таким образом, инкубация икры севрюги, помещенной в растворы ДЭА на ранних стадиях развития, характеризовалась неравномерностью в развитии эмбрионов, снижением их двигательной активности и нарушением пигментации покровов тела, замедлением роста и развития, изменением физиологических показателей жизнедеятельности и снижением выживаемости. Установлено увеличение продолжительности процесса выклева, количества особей, развивающихся с отклонениями от нормативных показателей, что в конечном итоге приводило к повышению общего отхода икры, предличинок и личинок севрюги в опытных водоемах в сравнении с контрольными. При этом степень и глубина нарушений в развитии возрастала с увеличением концентрации токсиканта и времени пребывания посадочного материала в его растворах. Заключение В настоящей работе представлены экспериментальные данные о токсических свойствах диэтаноламина - одного из основных компонентов сточных вод предприятий газоперерабатывающей промышленности. Использование комплексного подхода (включающего токсикологические, ихтиологические, физиологические направления исследований) в изучении интоксикации рыб этим органическим веществом позволило изучить механизм его воздействия на организм севрюги и выявить изменения в развитии на ранних этапах. Под влиянием диэтаноламина происходят нарушения морфофункциональных показателей эмбрионов, предличинок и личинок севрюги, степень и глубина которых возрастают с увеличением концентрации токсиканта, времени пребывания рыб в его растворах, а также зависят от стадии онтогенеза.
Список литературы

1. Грушко Я. М. Вредные органические соединения в промышленных выбросах в атмосферу: справ. Л.: Химия, 1986. 207 с.

2. Лазарев Н. В., Левина Э. Н. Вредные вещества в промышленности // Справочник для химиков, инженеров и врачей. Л.: Химия, 1976. С. 242-247.

3. Метелев В. С., Канаев А. И., Дзасохова Н. Г. Водная токсикология. М.: Колос, 1971. С. 247.

4. Каниева Н. A. Нарушение функций тканевого барьера рыб при интоксикации диэтаноламином // Краткие результаты научной деятельности института. Астрахань: Изд-во АТИРПИХ, 1990. С. 78-79.

5. Каниева Н. A. Морфофункциональные нарушения у карповых и осетровых рыб Волго-Каспийского бассейна при действии токсических агентов на примере диэтаноламина: автореф. дис. … канд. биол. наук. Астрахань, 1992. 23 с.

6. Козлова Н. В. Морфофизиологические изменения у осетровых рыб на ранних этапах развития под воздействием токсических веществ: дис. … канд. биол. наук. Астрахань, 2009. 159 с.

7. Козлова Н. В., Каниева Н. A. Воздействие каспийской нефти и диэтаноламина на ранние этапы развития севрюги // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. 2007. № 1 (36). С. 174-178.

8. Филенко О. Ф. Водная токсикология: учеб. пособие. М.: Изд-во МГУ Черноголовка, 1988. 154 с.

9. Дьячков В. И. Промышленное загрязнение водоемов: сб. тр. М.: Медицина, 1969. Вып. 9. С. 105-118.

10. Строганов Н. С. Методика определения токсичности водной среды. М.: Наука, 1971. С. 14-60.

11. Лукьяненко В. И., Карпович Т. А. Биотестирование на рыбах: метод. реком. Рыбинск: Изд-во Ин-та биологии внутр. вод им. И. Д. Папанина, 1989. 96 с.

12. Гинзбург А. С., Детлаф Т. А. Развитие осетровых рыб. М.: Наука, 1969. 134 с.

13. Плохинский И. А. Биометрия. М.: Изд-во МГУ, 1970. 367 с.


Войти или Создать
* Забыли пароль?