facebook
twitter
vk
instagram
linkedin
google+
tumblr
akademia
youtube
skype
mendeley
Wiki
Page translation
 

INFLUENCE OF INDUSTRIAL SEWAGE FROM PAPER-AND-PULP MILLS ON NATURAL RESERVOIRS

INFLUENCE OF INDUSTRIAL SEWAGE FROM PAPER-AND-PULP MILLS ON NATURAL RESERVOIRS
Denisova Tatyana, associate professor, candidate of biology, associate professor

East Siberian State Academy of Education, Russia

Elena Simonova, doctor of biology, full professor

Alexandra Dadueva, senior lecturer

Irkutsk State Medical University, Russia

Championship participant: the National Research Analytics Championship - "Russia";

the Open European-Asian Research Analytics Championship;

On the basis of experimental studies performed by means of toxicogenetic method we revealed the influence of purified sewage from paper-and-pulp enterprises on the quality of water in reservoirs technologically connected with them.

It was demonstrated that according to the level of toxicogenetic activity natural water in the zone of technogenic load is characterized by a moderate toxicity and weak mutagenecity.

Keywords. Natural water, industrial pollutants, toxicity, mutagenecity, eukaryotic microorganisms.

 

Introduction. Industrial manufacture is a powerful factor of antropogenic influence on the natural environment. It includes also paper-and –pulp enterprises that supply water reservoirs with a great amount of sewage having a complicated chemical composition and being very dangerous for water ecology.

Successful solution of the problems of rational water consumption and nature protecting measures is greatly determined by the effectiveness of the system of water pollution control. But we should take into account that the indices of natural water quality must be such that there were a guarantee of normal functioning of biocoenoses and evolutional proliferation of species and populations determining the ecosystem specificities [3]. Consequently, a complex of biological indices used to determine the quality of natural water should characterize its state not only in the present time but it should be quite informative to prognose their possible remote consequences.

Examples of such complex approach are researches into studying toxicogenetic activity of water from natural reservoir which is under a powerful technogenic influence of industrial giant of cellulose production. The results of the experiments are given in the present work.

Experimental part. Saccharomyces cerevisiae registered under №Y-355 in The All-Russian collection of industrial microorganisms was used as a test object. Auxotrophic and respiratory mutants served as indicators of genetically induced disorders.

During experiments the level of genotoxic activity of water from natural reservoir of the Irkutsk region was studied.

Water samples were taken in two points. Point 1 is assumed to be relatively pure. In point 2 natural water is under a constant influence of industrial sewage from the paper-and-pulp mill.

Simultaneously the experimental variants were given positive controls with a well-known supermutagen N-nitrosomethylurea and a standard toxicant phenol.

Activity of natural water was estimated in accordance with “The way of estimation of toxicogenetic activity of chemical pollutants of technogenic origin” [4].

Toxicity was determined according to the indices of cytostatic and lethal effects. Mutagenecity was determined according to the ability to induce nuclear and mitochondrial genetic damages. Conclusion about the degree of expressiveness of mutagenic activity of studied agents was made by means of compairing the occurrence of different types of mutants in experimental and control variants[4].

Results and discussion. 9 samples of natural water separately taken in different periods from every analyzed point were studied.

Summary data characterizing toxicity of tested water samples are adduced in table 1.

Table 1. Toxic influence of samples of natural water

It was revealed that in the absence of cytostatic effect all analyzed water samples decrease viability of yeast culture. However, water samples from a relatively pure range (point 1) cause insignificant cells destruction, this value does not differ from the control one (P>0,05). In the other case the test-culture viability is truly lower than the control value, it comprising 19,80±3,6%. The level of pollution with toxic substances in point 2 is 4,4 times higher compared with water samples from point 1.

The same appropriateness was revealed during studying the mutagenecity of these samples of natural water (table 2).

All studied water samples induced respiratory mutants which had mitochondrial determination of the given sign. The level of their appearance in the water samples from point 1 did not truly differ from the control variants, it comprising only 1,09%.

At the same time water samples from point 2 induced 2,6 times more mutants compared with the control value (P<0,05). Besides, nuclear (aux-) mutants with the incidence 25,0 times exceeding their spontaneous appearance were registered in the experiments with water samples from point 2.

Table 2. Mutagenecity of natural water samples

Note: Pc and Pk – truth of difference with a spontaneous or control level

It is possible to determine the level of toxicogenetic activity of the studied water samples on the basis of the values characterizing the degree of exceeding of the studied indices in the experimental variants compared with  the standard water samples (relatively pure water samples from point 1) and control (table 3).

In accordance with the taken criteria [5] the water samples from point 2 should be determined as moderately toxic. The genetic activity analysis performed on the basis of coefficients &яand &мbeing a quantitative expression of mutagenecity allows to refer the water samples from point 2 to mutagens of weak activity.

Discussion. Natural reservoir water is a summary complex with solved, weighed and colloidal substances being  both natural components and technogenic pollutants [5]. Its qualitative and quantitative composition can vary depending on the specificities of entering, transfer and processes of the chemical and biological transformation [6].

Table 3. Level of toxicogenetic activity of natural water samples

Living organisms including people that use water from natural reservoirs polluted with genotoxicants experience the effect of a general complex of substances. In this connection the genotoxic effect of industrial pollutants in natural reservoirs can be either intensified due to their synergism or weakened due to their neutralizing interaction. The conventional approach based on the assessment of the action of separate components does not give a true picture of the biological activity and a chemical analysis does not determine a full qualitative and quantitative composition of chemical constituents present in natural water. Besides, testing and determining toxicogenetic activity of known constituents require great financial and labour expenditures, however it proves ineffective regarding informativeness. Consequently the most prospective direction is determining summary toxicity and mutagenecity of natural water according to the complex of quantitative indices.

The performed experimental studies allow to state that water in the natural reservoir in the zone of throwing industrial sewage from paper-and-pulp enterprises is polluted by toxicants and mutagens. This determined the necessity of making a comparative analysis of the level of toxicogenetic activity of water samples from point 2 with the toxicogenetic effects of diluted sewage from an industrial enterprise exerting a direct influence on the reservoir.

The results received in the model experiment showed that according to the toxicity water samples from point 2 do not differ from sewage diluted 1:10 (fig.1).

Fig.1. Comparing the toxicity of samples of natural water and purified sewage

 However, according to the ability to induce mutations in mitochondrial DNA they correspond to the sewage diluted 1000 times (fig. 2).

Fig.2. Comparing the mutagenecity of samples of natural water and purified sewage

Consequently paper-and-pulp mill sewage thrown into the reservoir are weakly diluted and contribute greatly to its pollution.

Thus, the natural reservoir is greatly affected by the industrial enterprise polluting it with toxicants and mutagens. Besides, their volume can be so great that eventually they turn it into a natural sewage collector. The results of such negative effect can lead to some unwanted consequences in the natural reservoir biocoenoses.

Conclusion.

On the basis of the experimental studies performed by means of the toxicogenetic method it was established that:

· Natural water in the zone of technogenic load is characterized by moderate toxicity and weak mutagenecity

· Limiting index of harmfulness regarding eukaryotic microorganisms is mutagenecity

· Water samples have weak specific effect inducing nuclear mutations

· According to the value of the determined complex of quantitative indices water samples from point 2 do not differ from the enterprise sewage diluted in ratio 1:10.

 

References:

  1. Simonova E.V., Denisova T.P.,Smolyanskaya I.E. Extensive war of biotransformation sulphatic shlam-lignin. - Ecology and diversity of forest ecosystems in the Asiatic part of Russia: Kostelec nad Cernymi lesy, Ceska republica, 2008 . – p.189-197.
  2. Simonova E.V., Denisova T.P.Toxicogenetic characteristics of sewage from paper-and-pulp industry. – Irkutsk state teachers training university. - Irkutsk, 2005.-28 p .-Dep in VINITI.- 28.11.2005  № 1556-В2005.
  3. Technogenic genotoxicants and the problem of natural reservoir pollution.- Irkutskstateuniversity. - Irkutsk.- 2002.-  127 p.
  4. Simonova E.V. Using microorganisms for biotesting technogenic pollutants of natural environment/ Simonova E.V.// Manual, appr. by Meth.dep. Min. of Health RF- Irkutsk.- 2002.- 68 p.
  5. Simonova E.V., Denisova T.P. Biotesting chemical pollutants circulating in water according to the complex of toxicogenetic indices. - Irkutsk state teachers training university. - Irkutsk, 2005.-43 p .- Dep in VINITI.- 20.11.02.2005  № 1301-В2005/ Deposited scientific works.- М.- 2005.- № 12.-21p.
  6. Simonova E.V. Determining the quality of purification of sewage from paper-and-pulp mills according to the complex of toxicogenetic indices. – Bulletin of East-Siberian research centre RAMS.– 2003.-№ 3.–p.174-178.
0
Your rating: None Average: 6 (6 votes)
Comments: 13

Gerasimova Lyudmila

Уважаемая Татьяна Павловна! Ваша замечательная работа имеет научный и практический интерес. У меня к Вам несколько вопросов: Какими методами определяли мутации миохондриальной ДНК? Как получили данные по спонтанному мутагенезу? Применимы ли Ваши методы для оценки токсичности и мутагенности почв? Успехов в Ваших исследованиях. С уважением, Герасимова Людмила Анатольевна.

Denisova Tatyana

Людмила Анатольевна! Начну с последнего вопроса: этот способ подходит для изучения токсичности и мутагенности ЛЮБЫХ водных агентов, в т.ч. почвенных вытяжек. Спонтанный мутагенез: определение мутантных колоний в контрольных вариантах. ОДнако, этот штамм является давно известной моделью для генетических опытов, получен нами давно из коллекции Ленинградского университета (каф.генетики), поэтому его характеристики изучены очень хорошо. Определение митохондриальных мутантов (вульгарно говоря "дыхов") определяют по росту или его отсутствию колоний на определенных питательных средах. Спасибо за внимание к нашей работе, с уважением, Денисова Татьяна Павловна.

Zhubantayeva Altyn

Уважаемая Татьяна Павловна! Вами проделана большая и интересная работа, которая имеет большую практическую значимость. Успехов Вам в дальнейшей работе.

Denisova Tatyana

Спасибо за добрые пожелания. С уважением, Денисова Татьяна Павловна.

Kokar Nataliya

Дорогая Татьяна Павловна, без сомнения ваши исследования имеют огромное практическое значение. Охрана гидросферы и проблема её загрязнения - это вопросы которые крайне остро стоят в промышленно развитых регионах. Ваш доклад очень интересный, последовательно изложенный и заслуживает самой высокой оценки. Большое Вам спасибо за столь важную работу!!! С уважением Кокар Наталия Васильевна.

Denisova Tatyana

Наталия Васильевна, признательна Вам за положительный комментарий. С уважением, Денисова Татьяна Павловна.

Zhubantayeva Altyn

Уважаемая Татьяна Павловна! На возникшие вопросы, касательно представляемой нами статьи сообщаем следующее: 1. Копытная гниль - нозологически обособленная болезнь овец. Природа возникновения этого заболевания связано с тем, что в регионе, где содержатся отары овец акжаикской мясо-шерстной породы 80% пастбищного содержания отводятся под лиманы, где имеются благоприятные условия для размножения бактерии – F. nodosus, которые считаются возбудителями данного заболевания. 2. Это заболевание является специфичным не только для овец акжаикской мясо-шерстной породы, но и для овец других пород, и носит актуальный характер распостранения во всех регионах Казахстана. 3. Копытная гниль – это контагиозное заболевание овец, сопровождающееся хромотой, воспалением кожи межкопытной щели с последующим гнилостным распадом основы кожи, ткани рога и отслоением роговых стенок и подошвы копытец. В начале заболевания состояние животного угнетенное, животное беспокоится: поднимает и встряхивает больную конечность, облизывает копытца. Выраженных неврологических изменений не наблюдают. 4. Повторное появление данного заболевания возможно в редких случаях. Это связано со снижением резистентности организма и иммунитета у переболевших овец, у старых и ослабленных животных. Жубантаева Алтын

Petr Kuzmin

Здравствуйте. Тема имеет большое практическое значение.Вода является важным объектом изучения, который всегда будет вызывать интерес. Авторам желаю удачи. Хотел спросить Какие загрязнители характерны для сточных вод? какими методами вы их определяли? Спасибо. С уважением Петр.

Denisova Tatyana

Добрый вечер! Благодарю Вас за вопросы. Работы по изучению влияния сточных вод целлюлозно-бумажной промышленности ряда предприятий Иркутской области мы проводим достаточно давно. Основными загрязняющими компонентами этих сточных вод являются различные фенолы (моно и ди в определенных соотношениях), сероорганические и хлор-содержащие соединения, лигнины. На выходе сточные воды могут быть различными, в зависимости от того сульфатный или сульфитный способ получения целлюлозы, кроме того зависит от технологического цикла: есть хлорирование или нет, и т.п. Для оценки токсичности и мутагенности сточных вод, прошедших очистку, так и неочищенных, а также сточных вод с отдельных технологических узлов, и отдельных химических компонентов, мы использовали специально разработанные способы на эукариотических организмах. Эти способы включают применение специальных штаммов дрожжей,позволяющих учитывать не только токсичность и мутагенность, но и промутагенный эффект. ПОследнее возможно за счет присутствия в клетках цитохрома P-450. Кроме дрожжей, использовали широко известных в токсикологии дафний. Но на них нам удалось разработать способ, оценивающий не только токсичность но и мутагенность. Рада, что мы получили (совсем недавно!) положительное решение на выдачу патента на этот способ. Если у Вас ещё возникнут вопросы, буду рада на них ответить!

Nikonov Mihail Vasilyevich

Уважаемые авторы! Изучаемая Вами проблема актуальна для многих регионов. Желаю успехов в Вашей работе. М.Никонов

Denisova Tatyana

Спасибо! Добавлю немного информации: буквально месяц назад мы получили положительные решения о выдаче патентов на два изобретения: "Способ оценки генотоксичности водных сред". И тоже хотелось бы, чтобы они оказались полезными и для других исследователей. Ещё раз спасибо за Ваши пожелания. С уважением, Денисова Татьяна Павловна.

Radanova Silvia

Thank you for your attention on my article! Despite the fact, that I am not a specialist in your field, I hardly appreciate your examination and the results obtained. Success in your future work! Best regards - Sylvia Radanova

Denisova Tatyana

Благодарю Вас, Сильвия, за добрые пожелания!С уважением, Денисова Татьяна Павловна.
Comments: 13

Gerasimova Lyudmila

Уважаемая Татьяна Павловна! Ваша замечательная работа имеет научный и практический интерес. У меня к Вам несколько вопросов: Какими методами определяли мутации миохондриальной ДНК? Как получили данные по спонтанному мутагенезу? Применимы ли Ваши методы для оценки токсичности и мутагенности почв? Успехов в Ваших исследованиях. С уважением, Герасимова Людмила Анатольевна.

Denisova Tatyana

Людмила Анатольевна! Начну с последнего вопроса: этот способ подходит для изучения токсичности и мутагенности ЛЮБЫХ водных агентов, в т.ч. почвенных вытяжек. Спонтанный мутагенез: определение мутантных колоний в контрольных вариантах. ОДнако, этот штамм является давно известной моделью для генетических опытов, получен нами давно из коллекции Ленинградского университета (каф.генетики), поэтому его характеристики изучены очень хорошо. Определение митохондриальных мутантов (вульгарно говоря "дыхов") определяют по росту или его отсутствию колоний на определенных питательных средах. Спасибо за внимание к нашей работе, с уважением, Денисова Татьяна Павловна.

Zhubantayeva Altyn

Уважаемая Татьяна Павловна! Вами проделана большая и интересная работа, которая имеет большую практическую значимость. Успехов Вам в дальнейшей работе.

Denisova Tatyana

Спасибо за добрые пожелания. С уважением, Денисова Татьяна Павловна.

Kokar Nataliya

Дорогая Татьяна Павловна, без сомнения ваши исследования имеют огромное практическое значение. Охрана гидросферы и проблема её загрязнения - это вопросы которые крайне остро стоят в промышленно развитых регионах. Ваш доклад очень интересный, последовательно изложенный и заслуживает самой высокой оценки. Большое Вам спасибо за столь важную работу!!! С уважением Кокар Наталия Васильевна.

Denisova Tatyana

Наталия Васильевна, признательна Вам за положительный комментарий. С уважением, Денисова Татьяна Павловна.

Zhubantayeva Altyn

Уважаемая Татьяна Павловна! На возникшие вопросы, касательно представляемой нами статьи сообщаем следующее: 1. Копытная гниль - нозологически обособленная болезнь овец. Природа возникновения этого заболевания связано с тем, что в регионе, где содержатся отары овец акжаикской мясо-шерстной породы 80% пастбищного содержания отводятся под лиманы, где имеются благоприятные условия для размножения бактерии – F. nodosus, которые считаются возбудителями данного заболевания. 2. Это заболевание является специфичным не только для овец акжаикской мясо-шерстной породы, но и для овец других пород, и носит актуальный характер распостранения во всех регионах Казахстана. 3. Копытная гниль – это контагиозное заболевание овец, сопровождающееся хромотой, воспалением кожи межкопытной щели с последующим гнилостным распадом основы кожи, ткани рога и отслоением роговых стенок и подошвы копытец. В начале заболевания состояние животного угнетенное, животное беспокоится: поднимает и встряхивает больную конечность, облизывает копытца. Выраженных неврологических изменений не наблюдают. 4. Повторное появление данного заболевания возможно в редких случаях. Это связано со снижением резистентности организма и иммунитета у переболевших овец, у старых и ослабленных животных. Жубантаева Алтын

Petr Kuzmin

Здравствуйте. Тема имеет большое практическое значение.Вода является важным объектом изучения, который всегда будет вызывать интерес. Авторам желаю удачи. Хотел спросить Какие загрязнители характерны для сточных вод? какими методами вы их определяли? Спасибо. С уважением Петр.

Denisova Tatyana

Добрый вечер! Благодарю Вас за вопросы. Работы по изучению влияния сточных вод целлюлозно-бумажной промышленности ряда предприятий Иркутской области мы проводим достаточно давно. Основными загрязняющими компонентами этих сточных вод являются различные фенолы (моно и ди в определенных соотношениях), сероорганические и хлор-содержащие соединения, лигнины. На выходе сточные воды могут быть различными, в зависимости от того сульфатный или сульфитный способ получения целлюлозы, кроме того зависит от технологического цикла: есть хлорирование или нет, и т.п. Для оценки токсичности и мутагенности сточных вод, прошедших очистку, так и неочищенных, а также сточных вод с отдельных технологических узлов, и отдельных химических компонентов, мы использовали специально разработанные способы на эукариотических организмах. Эти способы включают применение специальных штаммов дрожжей,позволяющих учитывать не только токсичность и мутагенность, но и промутагенный эффект. ПОследнее возможно за счет присутствия в клетках цитохрома P-450. Кроме дрожжей, использовали широко известных в токсикологии дафний. Но на них нам удалось разработать способ, оценивающий не только токсичность но и мутагенность. Рада, что мы получили (совсем недавно!) положительное решение на выдачу патента на этот способ. Если у Вас ещё возникнут вопросы, буду рада на них ответить!

Nikonov Mihail Vasilyevich

Уважаемые авторы! Изучаемая Вами проблема актуальна для многих регионов. Желаю успехов в Вашей работе. М.Никонов

Denisova Tatyana

Спасибо! Добавлю немного информации: буквально месяц назад мы получили положительные решения о выдаче патентов на два изобретения: "Способ оценки генотоксичности водных сред". И тоже хотелось бы, чтобы они оказались полезными и для других исследователей. Ещё раз спасибо за Ваши пожелания. С уважением, Денисова Татьяна Павловна.

Radanova Silvia

Thank you for your attention on my article! Despite the fact, that I am not a specialist in your field, I hardly appreciate your examination and the results obtained. Success in your future work! Best regards - Sylvia Radanova

Denisova Tatyana

Благодарю Вас, Сильвия, за добрые пожелания!С уважением, Денисова Татьяна Павловна.
PARTNERS
 
 
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
Would you like to know all the news about GISAP project and be up to date of all news from GISAP? Register for free news right now and you will be receiving them on your e-mail right away as soon as they are published on GISAP portal.