Костина Н.В., Хмелевцова Л.Е., Хаммами М.И., Трубник Р.Г.,

Майоров Е.Л., Сазыкин И.С., Сазыкина М.А.

Южный Федеральный Университет, Ростов-на-Дону

kostina@sfedu.ru

ЭКОТОКСИКОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СТОЧНЫХ ВОД

Г. РОСТОВА-НА-ДОНУ И Г. МЮНХЕНА

Осуществление контроля качества городских сточных вод может быть основано на использовании преимуществ методов биотестирования, позволяющих быстро давать оценку интегральной токсичности воды.

Задачей работы стала апробация использования бактериальных люминесцентных биосенсоров, для первичного скрининга сточных вод г. Ростова-на-Дону и г. Мюнхена и получение информации о загрязнении городских водоемов токсичными веществами.

Для исследования в октябре 2012 года были отобраны образцы сточных вод г. Ростова-на-Дону и г. Мюнхена. В исследованных образцах проведено определение интегральной токсичности, детекция генотоксичных соединений и веществ, вызывающих окислительный стресс, повреждение белков и мембран клеток; а также выявление присутствия соединений ртути и мышьяка.

Результаты тестирования на интегральную токсичность с помощью штамма Vibrio aquamarinus ВКПМ В-11245 позволили выявить высокий индекс токсичности. Чувствительности штаммов Е. coli С600 (pPBA-5) и E.coli MG1655 (pXen7), несущих генноинженерные конструкции, не во всех случаях оказалось достаточно для обнаружения интегральной токсичности стоков.

Индекс токсичности стоков Ростова, полученный с помощью штамма Vibrio aquamarinus, в 6–9 раз превышает аналогичный показатель стоков г. Мюнхена. Показано, что интегральная токсичность сточных вод Ростова после очистки несколько превосходит этот показатель до очистки, что может свидетельствовать о неполной биологической трансформации токсикантов в стоках и их возможной биохимической активации, либо о присутствии в стоках остаточных количеств дезинфицирующих веществ, добавляемых в процессе очистки. Выявлено, что интегральная токсичность стоков для биосенсоров, чувствительных к определенным группам токсикантов, может препятствовать обнаружению данных групп токсикантов при малых разведениях сточных вод, поэтому необходимо проводить тестирование стоков в разведениях от 10¹ до 10^-4.

Исследование проб воды, отобранных как в г. Ростове-на-Дону, так и в г. Мюнхене, с помощью штаммов E.coli MG1655 (pRecA-lux), E.coli MG1655 (pColD-lux) и E. coli C600 (pPLS-1) показало наличие ДНК-тропных агентов - как промутагенной природы, так и прямых мутагенов. Уровень генотоксичности сточных вод г. Мюнхена и г. Ростова-на-Дону примерно одинаков. По значению фактора индукции люминесценции специфических бактериальных биосенсоров все стоки соответствуют слабому и среднему уровню генотоксичности. В стоках обоих городов преобладают геноксиканты прямого действия.

По содержанию веществ, вызывающих окислительный стресс, сточные воды г. Ростова и г. Мюнхена также паритетны. Зарегистрирован низкий уровень данных соединений при помощи бактериальных биосенсоров E. coli MG1655 (pKatG-lux) и E. coli MG1655 (pSoxS-lux). Среди веществ, вызывающих окислительный стресс в клетках биосенсоров, превалируют перекисные соединения, а вещества, провоцирующие генерацию супероксида, содержатся в меньшем количестве.

Результаты, полученные с использованием бактериальных биосенсоров E. coli MG1655 (Рmer-lux) и E. coli MG1655 (ParsR-lux), свидетельствуют о незначительном содержании в сточных водах г. Мюнхена и г. Ростова-на-Дону тяжелых металлов, таких как ртуть и мышьяк. Выявленные концентрации не представляют собой опасности.

Согласно данным, полученным при помощи биосенсоров E. coli MG1655 (pGrpE-lux) и E. coli MG1655 (pIbpA-lux), реагирующих на вещества, вызывающие повреждение белков, содержание веществ, денатурирующих белки, в сточных водах г. Ростова и г. Мюнхена, в основном незначительно. В пробах стоков г. Ростова, взятых в течение одного месяца, содержание подобных соединений сильно варьирует и может иногда достигать высоких показателей (коэффициент индукции – 7,0). Вариации содержания в сточных водах веществ, повреждающих белки, требуют выяснения природы и источников этих поллютантов, а также особенностей их биотрансформации.

Присутствие большого количества веществ, повреждающих мембраны, зарегистрировал биосенсор E. coli MG1655 (pFabA-lux). Количество подобных соединений варьировало в пробах сточных вод г. Ростова-на-Дону, взятых в течение одного месяца. Проба сточных вод г. Мюнхена содержит вещества, повреждающие мембраны клеток, в количествах, примерно соответствующих максимальному содержанию этих веществ в пробах Ростовских стоков.

Таким образом, использование комплекса тестов на основе бактериальных lux-биосенсоров демонстрирует их эффективность для выявления природы загрязняющих веществ, присутствующих в сточных водах.

Исследование выполнено в рамках проекта №213.01-2014/007 базовой части внутреннего гранта ЮФУ.