Фотообеззараживающее действие сенсибилизаторов в отношении аллохтон-ных микроорганизмов для сохранения биоресурсного потенциала поверх-ностных водоемов

Материал и методы исследований
Объект исследования: фотосенсибилизирующие красители – метиленовый
голубой, фталоцианин цинка и профлавин ацетат. Санитарно-показательные
микроорганизмы (вирусы – колифаг MS2, полиовируса типа РV-1; бактерии E.
coli, S. aureus и Ent. faecalis). Для создания экспериментальных (модельных) во-
доемов, имитирующих вирусное загрязнение, использовали стерильную дехло-
рированную водопроводную воду с рН воды на уровне 5,0-6,0; 7,0-7,6; 8,5-9,0, в
которую вносили колифаг MS2 в концентрациях 104, 106, 107 БОЕ/ мл, при моде-
лировании поведения санитарно-показательных колиформных бактерий – до-
бавляли суточную культуру E. coli, с исходным заражением 106 КОЕ/100 мл.
Органическое загрязнение поверхностных водоемов моделировали добав-
лением пептона ферментативного (ГОСТ 13805-76), создавая in vitro три уровня
органического загрязнения: 2,56; 6,56; 22,0 мгО2/л. Контроль – водоем с натив-
ной водопроводной водой. Общая схема исследований представлено на рис. 1.
Рисунок 1. – Общая схема исследований
Химические соединения, использованные в работе: Фотосенсибилизато-
ры:а) октакис N-(2-гидроксиэтил)-N, N – диметиламмониометил фталоцианин
цинка октахлорид в концентрациях 0,15 мг/л, 0,25 мг/л и 0,5 мг/л; б) метилено-
вый голубой в концентрациях 0,25 мг/л, 0,5 мг/л и 1,0 мг/л; ; в) профлавин аце-
тата 0,5 мг/л, 0,7 мг/л, 1,0 мг/л и 2,0 мг/л.
При постановке экспериментов использовали излучение в видимом синем
(405 нм; 23, 5 – 80 мВт/см2), красном (625, 660 нм; 33, 40 мВт/см2) и инфра-
красном (810 нм; 50, 45 мВт/см2) диапазонах, генерируемое световыми и лазер-
ными диодами. Микроорганизмы: колифаг MS2 (штамм ВКПМ РН 1505). В ка-
честве лизабельной культуры использовали штамм E. coli ВКПМ В-3254 E. coli
К-12 КS 507 (получены из ВКПМ ГУ НИИ Генетика)
В качестве модели энтеровирусов использовали вакцинный штамм по-
лиовируса 1 типа (получен из ГУ НИИ полиомиелита и вирусных энцефалитов
им. М.П. Чумакова РАМН). Количество полиовируса в пробах определяли тит-
рованием на КК BGM и RD по ТЦД в соответствии с рекомендациями: МУК
4.2.2029 – 05 и МУК 4.3.2030-05 «Санитарно-вирусологический контроль эф-
фективности обеззараживания питьевых и сточных вод УФ-облучением». Для
изучения фотообеззараживающего действия сенсибилизаторов использовали
штамм музейной культуры E. coli 1257.
Для оценки суммарной мутагенной активности в тесте Эймса использова-
ли штамм S. typhimurium ТА 98, генотип hisD3052 rfa pKM 101, полученный из
ВКПМ ФГУП ГосНИИ Генетика.
Используемые реактивы и питательные среды – представлены в разделе
диссертации «Материал и методы исследований».
Определение колифага в контрольном и в опытных водоемах проводили
методoм прямого посева в соответствии с: МУК 4.2.1018-01 «Санитарно-
микробиологический анализ питьевой воды» и МУК 4.2.1884-04 «Санитарно-
микробиологический и санитарно-паразитологический анализ воды поверх-
ностных водных объектов». Учет результатов проводили путем подсчета и сум-
мирования бляшек, выросших на ч. Петри и выражали в БОЕ на 100 мл пробы
воды.
Биотестирование на изменение генеративной функции инфузорий
Tetrahymena pyriformis проводили по размножению тетрахимен в исследуемых
образцах и в контроле (дехлорированная водопров. вода. В пробы фотосенсиби-
лизаторов объемом 5 мл помещали по 0,05 мл культуры тетрахимен с исходной
концентрацией 100-200 кл./мл. В течение 6 час. наблюдали за выживаемостью
инфузорий (острый опыт), в остальное время- за прирост.
Для биотестирования сенсибилизаторов с помощью Daphnia magna Straus
культуру дафний выращивали при 18–22°С в климатостате (освещенность 400–
600 люкс, продолжительность светового дня 12-14 час.). Использовали «биоло-
гизированную» аквариумную воду: рН 7-8 (от 6 до 9), жесткость общая 3-4 мг-
экв/л, соотношение Ca/Mg 4:1, концентрация растворенного кислорода не менее
6-7 мг/л. Культуру дафний содержали в стеклянных емкостях объемом 1-5 лит-
ров, оптимальная плотность взрослых рачков 100-150 особей на 1 л. Учет
смертности дафний проводили через 1, 24, 48, 72 и 96 час.
Методом биотестирования на культуре сперматозоидах быка оценивали
суммарный эффект от действия токсикантов, включая неидентифицированные
компоненты по изменению их двигательной активности от времени воздействия
химических соединений. Индекс токсичности (It) определяли на автоматиче-
ском анализаторе изображений АТ-05. Образец нетоксичен при It в интервале от
70 до 120%. При It меньше 70 % и больше 120% образец токсичный.
Методику оценки суммарной мутагенной активности в бактериальном те-
сте Эймса Salmonella /микросомы применяли для определения в образцах нали-
чия мутагенных или промутагенных химических соединений (они индуцируют
обратные мутации от ауксотрофности к прототрофности по гистидину у гисти-
дин-зависимых штаммов Salmonella typhimurium).

3. РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1. Фотообеззараживающая эффективность сенсибилизаторов в зависимо-
сти от их концентрации (на модели полиовируса PV-1)
Установлено, что метиленовый голубой обладает наибольшим фотообез-
зараживающим эффектом в концентрации 2,0 мг/л и времени освечивания 30
мин., при которой наблюдалась 100% инактивация полиовируса. Инактивация
полиовируса после контакта в темноте в течение 1 часа была незначительной.
Профлавин ацетат обладает незначительным фотообеззараживающим эф-
фектом в отношении вирусов и в изученных концентрациях 0,5, 1,0, 1,5 и 2,0
мг/л не проявил дозозависимого эффекта. Однако, данный сенсибилизатор об-
ладает вирулицидным действием, который увеличивается с ростом концентра-
ции вещества.
Сильным фотообеззараживающим и вирулицидным эффектом обладает
фталоцианин цинка, оптимальная доза которого составила 1,5 мг/л, при време-
ни освечивания 60 минут – происходит 100% инактивация.

3.2. Фотообеззараживающее действие метиленового голубого в
отношении колифага MS2 в зависимости от концентрации
и времени освечивания
Метиленовый голубой в отношении колифага MS2 в пределах концентра-
ции 0,5-2,0 мг/л и времени освечивания 15 мин обладает 100% фотообеззара-
живающим эффектом. Без освечивания он проявляет незначительное вирули-
цидное действие – изменение концентрации колифага МS-2 после часовой экс-
позиции находилось в пределах одного логарифма. К колифагу MS2 метилено-
вый голубой даже при снижении концентрации до 0,25 мг/л сохранял высокий
фотообеззараживающий эффект: 100% инактивация достигалась при времени
освечивания в течение 30 минут.
При воздействии на полиовирус, метиленовый голубой обладает значи-
тельным фотообеззараживающим эффектом (табл.1), который проявляется, как
при концентрации сенсибилизатора 1 мг/л (99,92%), так и при концентрации 2
мг/л (100%) после освечивания водоема течение 30 минут.
Таблица 1. – Фотообеззараживающее действие метиленового голубого в от-
ношении полиовируса в зависимости от концентрации и времени освечивания
воды
Концентрация полиовируса 1 типа
Инакти-
№ТЦД/мл
Вид пробывация,
п/п в каждой се-
среднее%
рии
1 3,5х103±0,25
Контрольная2 3,0х103±0,221,2х104±0,23-
3 3,0х104±0,22
После 1 часа контакта в 13,5х103±0,25
темноте с концентра-2 3,0х103±0,221,2х104±0,230
цией МГ 1 мг/л3 3,0х104±0,22
После 1 часа контакта в 11,6х103±0,20
темноте с концентра-2 1,9х103±0,202,2х104±0,1581,67
цией МГ 2 мг/л3 3,0х103±0,22
Также был отмечен вирулицидный эффект метиленового голубого в кон-
центрации 2 мг/л при контакте с полиовирусом в темноте в течение 1 часа.
3.3. Фотообеззараживающее действие сенсибилизаторов в отношении ви-
русного загрязнения воды в зависимости от рН
Более сильное воздействие на колифаги установлено при нейтральных
значениях рН для всех трех сенсибилизаторов, что особенно важно в контексте
санитарно-гигиенической практики.
Профлавин ацетат в концентрации 0,7 мг/л обладает максимальным фо-
тобеззараживающим эффектом в отношении колифагов (99,999%) при кислых и
нейтральных значениях рН. Сдвиг рН воды к щелочным значениям (9,08) –
снижает уровень инактивации колифагов до 99,98%.
Метиленовый голубой в концентрации 0,5 мг/л обладает максимальным
фотобеззараживающим эффектом в отношении колифагов (100-99,99972%.) при
кислых и нейтральных значениях рН воды. При сдвиге рН воды к щелочным
значениям (9,0) – полная инактивация колифагов отмечается уже после контакта
с фотосенсибилизатором в течение часа в темноте, что указывает на влияние рН
среды непосредственно на колифаг.
Фталоцианин цинка при нейтральном и щелочном значениях рН воды в
концентрации 0,5 мг/л обладает мощным вирулицидным действием, что приво-
дит после контакта с веществом в течение часа в темноте к 100% инактивации
колифагов. При сдвиге рН воды к кислым значениям (5,03) отмечается некото-
рое снижение уровня инактивации колифагов – до 99,88% при контакте с веще-
ством в темноте в течение часа, что не сказывается на эффективности фотообез-
зараживания.
3.4. Фотообеззараживающее действие метиленового голубого в отношении
колифага МS2 в условиях естественного микробиоценоза поверхностных
водоемов
Исследования модельного водоема с дополнительным внесением колифага
MS2 с титрами 102 и 106 показало, что высокая эффективность фотообеззаражи-
вания колифага МS2 достигается при действии метиленового голубого в кон-
центрации 0,5 мг/л. Как в водопроводной воде, и в воде поверхностного водое-
ма, она была одинаковой и достигала 100%.
3.5. Фотообеззараживающее действие сенсибилизаторов в отношении E. coli
1257 в зависимости от органического состава воды при времени
освечивания 30 мин
Установлено высокоэффективное воздействие (100%) фталоцианин цинка
даже в небольших концентрациях 0,15 и 0,5 мг/л в случае высокого уровня ор-
ганического загрязнения воды (22,0 мгО2/л) (табл. 2).
Изучение фотообеззараживающего действия профлавин ацетата в отноше-
нии E. coli 1257 в зависимости от органического состава воды при времени
освечивания 30 мин. (табл. 3) показало 100% эффект в концентрации 1,0 мг/л
независимо от изученных уровней органического загрязнения воды модельных
водоемов.
Однако, с уменьшением концентрации профлавин ацетата до 0,5 мг/л было
выявлено существенное уменьшение эффективности обеззараживания и уста-
новлена зависимость этого процесса от уровней органического загрязнения.
Таблица 2. – Фотообеззараживающее действие фталоцианина цинка в отно-
шении E. coli 1257 в зависимости от органического состава воды при времени
освечивания 30 мин.
Содержание органического вещества в воде водоемов
Тест-2,56 мгО2/л6,56 мгО2/л22,0 мгО2/л
микро-
123123123
организмы
Концентрация сенсибилизатора фталоцианина цинка 0,15 мг/л

E.coli 12574,8·10601005·10601004,3·1060100

Концентрация сенсибилизатора фталоцианина цинка 0,5 мг/л

E.coli 12574,8·10601005·10601004,3·1060100
Примечание. Здесь и далее в таблицах: 1 – исходный уровень заражения, КОЕ/100 мл;
2 – после фотообеззараживания; 3 – эффективность обеззараживания, %.

Таблица 3. – Фотообеззараживающее действие профлавин ацетата в отно-
шении E. coli 1257 в зависимости от органического состава воды при времени
освечивания 30 мин.

Тест-Содержание органического вещества в воде водоемов
микро2,56 мгО2/л6,56 мгО2/л22,0 мгО2/л
организ-123123123
мыКонцентрация сенсибилизатора профлавина ацетата 0,5 мг/л
E.coli
4,8·106 29000 99,45·10659000 98,824,3·10647099,99
1257
Концентрация сенсибилизатора профлавина ацетата 1,0 мг/л
E.coli
4,8·10601005·10601004,3·1060100
1257

Изучение фотообеззараживающего действия метиленового голубого в от-
ношении E. coli 1257 в зависимости от органического состава воды при времени
освечивания 30 мин. представлено в таблице 4. Результаты исследований пока-
зали, что при концентрации 0,5 мг/л сенсибилизатора обнаружены тысячи кле-
ток кишечных палочек в 100 мл воды. При этом также выявлено влияние раз-
личных уровней органического загрязнения на его бактерицидное действие. В
концентрации 1,0 мг/л установлена высокая эффективность (до 100%) фото-
обеззараживающего действия метиленового голубого на клетки E. coli. В кон-
центрации 0,5 мг/л сенсибилизатора обнаружены тысячи клеток кишечных па-
лочек в 100 мл воды, а также выявлено влияние различных уровней органиче-
ского загрязнения на его бактерицидное действие.
Таблица 4. – Фотообеззараживающее действие метиленового голубого в от-
ношении E. coli 1257 в зависимости от органического состава воды при време-
ни освечивания 30 мин.

Содержание органического вещества в воде водоемов
Тест-
микро2,56 мгО2/л6,56 мгО2/л22,0 мгО2/л
орга-123123123
низмы
Концентрация сенсибилизатора метиленового голубого 0,5 мг/л
E.coli
4,8·106100099,985·106820099,844,3·1060100
1257
Концентрация сенсибилизатора метиленового голубого 1,0 мг/л
E.coli
4,8·10620099,995·10601004,3·1060100
1257

При концентрации в 1,0 мг/л установлена высокая эффективность (до
100%) фотообеззараживающего действия метиленового голубого на клетки E.
coli.
3.6. Фотообеззараживающее действия сенсибилизаторов в отношении
грамположительных микроорганизмов в зависимости от органического
загрязнения воды
Staphylococcus aureus и Enterococcus faecalis известны своей устойчиво-
стью к различным факторам окружающей среды и являются постоянными за-
грязнителями поверхностного слоя водоемов. Фталоцианин цинка в концентра-
циях 0,15 мг/л и 0,5 мг/л показал 100% эффективность независимо от концен-
трации как сенсибилизатора, так и органического вещества в отношении пато-
гена S. aureus. Что касается Ent. faecalis, то в воде модельного водоема при
уровне органического загрязнения 6,0 мгО2/л не было достигнуто полного обез-
зараживания, хотя действие сенсибилизатора было эффективным – снижение
уровня энтерококков произошло на 4 порядка с 3,2х106 до 10 КОЕ/100 мл – эф-
фективность составила 99,99%. Профлавин ацетата (табл. 5) в концентрации 0,5
мг/л оказался недостаточно эффективным как в отношении S. aureus так и в от-
ношении Ent. faecalis. В концентрации 1,0 мг/л при времени освечивания 30
минут независимо от изученных уровней органического загрязнения воды мо-
дельных водоемов эффективность обеззараживания была высокой.
Метиленовый голубой (табл. 6) показал 100% эффективность фотообезза-
раживающего действия в отношении бактерий S. aureus и Ent. faecalis в концен-
трации 1,0 мг/л во всех вариантах опыта, а также при концентрации 0,5 мг/л
при содержании в воде модельных водоемов низких уровней органического
вещества 2,56 и 6,0 мгО2/л.
Таблица 5. – Фотообеззараживающее действие профлавин ацетата в отно-
шении S. aureus и Ent. faecalis
Содержание органического вещества в воде водоемов
Тест-
микро-2,56 мгО2/л6,56 мгО2/л22,0 мгО2/л
орга-123123123
низмы
Концентрация сенсибилизатора профлавина ацетата 0,5 мг/л
S. aureus
4,6·10610099,99783,3·10624099,99274,4·10629099,9934
Концентрация сенсибилизатора профлавина ацетата 1,0 мг/л
S. aureus
4,6·10601003,3·10601004,4·106599,9999
Тест-Содержание органического вещества в воде водоемов
микро-2,56 мгО2/л6,56 мгО2/л22,0 мгО2/л
орга-
низмы123123123
Концентрация сенсибилизатора профлавина ацетата 0,5 мг/л
Ent. faecalis2,3·1061099,99963,2·106420099,86883,5·106099,9994
Концентрация сенсибилизатора профлавина ацетата 1,0 мг/л
Ent. faecalis2,3·10 6
01003,2·106599,99983,5·1060100

Таблица 6. – Фотообеззараживающее действие метиленового голубого в от-
ношении S. aureus и Ent. faecalis
Содержание органического вещества в воде водоемов
Тест-
микро-2,56 мгО2/л6,56 мгО2/л22,0 мгО2/л
орга-123123123
низмы
Концентрация сенсибилизатора метиленового голубого 0,5 мг/л
S. aureus
4,6·10601003,3·10601004,4·1065099,9989
Концентрация сенсибилизатора метиленового голубого 1,0 мг/л
S. aureus
4,6·10601003,3·10601004,4·1060100
Тест-Содержание органического вещества в воде водоемов
микро-2,56 мгО2/л6,56 мгО2/л22,0 мгО2/л
орга-
123123123
низмы
Концентрация сенсибилизатора метиленового голубого 0,5 мг/л
Ent. faecalis2,3·10601003,2·10601003,5·10620099,9942
Концентрация сенсибилизатора метиленового голубого 1,0 мг/л
Ent. faecalis2,3·10601003,2·10601003,5·1060100
При максимальном уровне органического загрязнения (20,0 мгО2/л) обез-
зараживание в присутствии метиленового голубого в концентрации 0,5 мг/л
было не полным, в воде остались 200 жизнеспособных клеток энтерококков
(99,9942% эффективности). Этот же вариант опыта оказался менее эффектив-
ным и в отношении S. aureus (50 КОЕ/100мл, эффективность 99,89%), что гово-
рит о некоторой закономерности влияния высокого уровня органического ве-
щества на эффективность фотобеззараживающего действия метиленового голу-
бого.
3.7. Реактивации бактерий после воздействия фотосенсибилизаторов при
освечивании
Не выявлено реактивации, а, следовательно, бактериостатического дей-
ствия метиленового голубого, профлавина ацетата и фталоцианин цинка, в кон-
центрации 1,0 мг/л после 24 часов выдерживания освеченных проб в темноте
при комнатной температуре (табл.7 и 8).
Таблица 7. – Возможность реактивации E. coli 1257 при воздействии метиле-
нового голубого в процессе фотообеззараживания
КОЕ/100 мл
Концентрация
исходныйсразу после освечиваниячерез
метиленового
голубого, мг/луровень за-% эффектив-
раженияКОЕ1 сутки6 суток
ности
0,515100,0Нет роста2,4х103
1,04,2х106Нет роста100,0Нет ростаНет роста
контроль4,1х1063,7х1052,8х104

Таблица 8. – Возможность реактивации E. coli 1257 при воздействии
профлавин ацетата в процессе фотообеззараживания

КОЕ/100 мл
Концентрация
профлавинисходныйсразу после освечиваниячерез
ацетата, мг/луровень за-% эффектив-
раженияКОЕ1 сутки6 суток
ности
0,51,1х10499,742,8х1043,2х104
1,04,6х1064,1х10299,99Нет ростаНет роста
контроль4,1х1063,7х1052,8х104

Полученные материалы указывают на перспективность использования
фотосенсибилизаторов для практического применения как по очистке и обезза-
раживанию сточных вод, так и поверхностных водоемов.
3.8. Экологическая безопасность фотосенсибилизаторов в отношении био-
логического потенциала водных ресурсов.
Помимо изучения фотообеззараживающего воздействия сенсибилизаторов
в отношение санитарно-показательных микроорганизмов, важнейшим условием
для внедрения новых средств обеззараживания воды является их экологическая
безопасность и сохранение биологического потенциала водных ресурсов. В хо-
де целого ряда экспериментов с биологическими тест-системами было выявле-
но, что из всех изученных фотосенсибилизаторов метиленовый голубой являет-
ся наиболее безопасным для бактерий, инфузорий, дафний, высших растений и
животных, сохраняя при этом свои обеззараживающие свойства в отношении
санитарно-показательных микробов. Для профлавина ацетата и фталоцианина
цинка были выявлены токсическое воздействие при биотестировании, а также
слабый мутагенный эффект.
Биотестирование общей токсичности воды после обработки фотосенсиби-
лизаторами на основании интенсивности биолюминесценции бактерий показа-
ло, что по величине индекса токсичности анализируемой пробы профлавин
ацетат даже в концентрации 0,5 мг/л можно классифицировать как сильно ток-
сичное вещество, а два других фотосенсибилизатора в минимальных концен-
трациях проявили допустимую степень токсичности (табл. 9).
Таблица 9. – Интенсивность свечения бактерий «Эколюм» под воздействием
фотосенсибилизаторов
Фотосен-Концентрация,Параметры измерения
сибилизатормг/лИнтенсивностьИндекс токсич-Норма
свечения, Iсрности, Т
МетиленовыйКонтроль1278040
голубой0,51257261,6
1,09565825
2,04089732
ПрофлавинКонтроль85860
ацетат0,5409052˂20
1,053517-523 (0)
2,083084-867 (0)
ФталоцианинКонтроль1188040
цинка0,51167261,6
1,08665024
2,0163735-520 (0)
4,0193302-865 (0)
Воздействие более высоких концентраций профлавин ацетата и фталоци-
анина цинка вызывало не ингибирование свечения биосенсора, а его стимуля-
цию. Данное явление, являясь алогичным, могло быть вызвано изменениями в
содержании сенсибилизатора при многоступенчатой фильтрации (рисунок 2).
Индекс токсичности надежно коррелировал с концентрацией фотосенсибилиза-
торов, а вот уровень интенсивности свечения – нет (рис. 3).

Рисунок 2. – Диаграмма рассеяния индекса токсичности
сенсибилизаторов
1,2
0,80,74

0,6

0,45
0,4

0,2
Рисунок 3. – Сравнительная характеристика степени корреляции между кон-
центрацией, интенсивностью свечения и индексом токсичности
Таблица 10. – Изменение генеративной функции инфузорий под воздействием
сенсибилизаторов
Фотосен-КонцентрацияСредняя численность инфузорий
сибилизатор сенсибилизатора,в 0,01 мл через, ч:ПриростКТ, %
мг/л15 мин 162448за 48 ч
Контроль556216459100
МетиленовыйБез внесения33320555288
голубой0,523317504881
1,033414444169
1,523311343254
2,02248232136
2,52222000
ПрофлавинБез внесения44515444067
ацетат0,54443300
1,01112211
2,043410292542
Фталоцианин0,53469242135
цинка1,066611201423
2,014710242034
4,01112211

Рисунок 4. – Диаграмма рассеяния концентрации исследуемых фотосенсибили-
заторов, прироста инфузорий и индекса токсичности
Тестирование фотосенсибилизаторов на токсичность с помощью изучения
их влияния на генеративную функцию инфузорий (табл. 10, рис. 4) показали,
что токсическое воздействие метиленового голубого на генеративную функцию
инфузорий проявилось только, начиная с С=2,0 мг/л. Профлавин ацетат и фта-
лоцианин цинка проявили токсичность по отношению к инфузориям во всех
изученных концентрациях, однако степень их воздействия не зависела от кон-
центрации фотосенсибилизатора (рис. 4).
Другим объектом биотестирования были взяты Daphnia magna – индика-
торный представитель пресноводного зоопланктонного сообщества. Учет
смертности дафний проводили через 1, 24, 48, 72 и 96 часов.
В начале эксперимента изучаемые сенсибилизаторы проявляли токсич-
ность при высоких концентрациях, начиная с 4,0 мг/л и выше. Меньшие кон-
центрации никакого отрицательного влияния на рачков не оказывали. В конце
же эксперимента токсичность сенсибилизаторов начала проявляться в образцах
с начальной концентрацией метиленового голубого 2,0 мг/л, фталоцианин цин-
ка 2,0 мг/л, профлавин ацетата 3,0 мг/л.
При тестировании на сперматозоидах быка не было выявлено каких-либо
токсических эффектов со стороны фотосенсибилизаторов.
Фитотест на проростках овса выявил токсический эффект фотосенсибили-
заторов с концентрациями более 4,0 мг/л и выше.

3.9. Мутагенная активность сенсибилизаторов в тесте Эймса.
Нами была изучена суммарная мутагенная активность трех сенсибилизато-
ров в тесте Эймса (табл. 11). Метиленовый голубой не обладал мутагенной ак-
тивностью в отношении штамма ТА98 в вариантах эксперимента без (СМ-) и в
присутствии (СМ+) системы метаболической активации. Пробы фталоцианина
цинка и профлавина ацетата на штамме ТА98 при СМ+ индуцировали в макси-
мальной дозе (0,3 мл экстракта на чашку). Отмечено возрастание среднего ко-
личества колоний-ревертантов на чашку над контролем, соответственно, в 1,7 и
1,55 раз. Однако для этих проб отмечено выраженное возрастание числа коло-
ний-ревертантов на чашку. Это указывает на мутагенный эффект данных сен-
сибилизаторов. Таким образом, в эксперименте на штамме ТА98 при СМ+ с
профлавином ацетатом и фталоцианином цинка выявлен слабый мутагенный
эффект.
3.10. Обоснование эффективности результатов.
Установлено, что эффективность даже при использовании наиболее доро-
гих синтезированных фотосенсибилизаторов – профлавина ацетата и фталоциа-
нина цинка достигается значительным удешевлением затрат (в 2-3 раза) на
обеззараживание поверхностных водоемов за счет более низкого расхода реа-
гентов, необходимых для обеззараживания единицы сточных вод, в сравнении с
хлорированием воды. При применении метиленового голубого эффективность
обеззараживания единицы сточных вод увеличивается в 4 раза.
Таблица 11. – Мутагенная активность сенсибилизаторов в тесте Эймса на
штамме ТА98 в вариантах без (СМ-) и в присутствии (СМ+) системы мета-
болической активации
№№ пробы с фотосенсибилизатором иРазведениеОбъем пробы,Хоп./Хконт.
его концентрацияпробымл/чашкаТА 98
СМ- СМ+
1. Метиленовый голубой – 1,0 мг/л1:00,30,981,06
1:00,11,100,98
1:50,10,960,98
2. Метиленовый голубой – 2,0 мг/л1:00,31,000,98
1:00,11,040,94
1:50,11,101,08
3. Профлавин ацетат – 1,0 мг/л1:00,31,041,04
1:00,11,101,08
1:50,10,940,96
4. Профлавин ацетат – 2,0 мг/л1:00,31,151,70
1:00,11,021,28
1:50,10,941,13
5. Фталоцинин цинка – 4,0 мг/л1:00,31,171,55
1:00,11,251,26
1:50,11,061,09
Контроли со стандартными мутагенами
ДИАМ, 10мкг/чашка˃40,0
Этидиум бромид, 10мкг/чашка22,0
Контроль с растворителем (среднее число колоний ревертантов на чашку)
ДМСО, 0,1 мл/чашка25,029,5
Дистиллированная вода, 0,1 мл/чашка24,026,5
Примечание: ХОП/ХКОНТ – отношение среднего числа колоний-ревертантов на чашку в опыте
к таковому в контроле; подчеркнуто – значимый мутагенный эффект. Нумерация образцов:
№1 – метиленовый голубой (2,0 мг/л); №2 – профлавин ацетат (1,0 мг/л); № 3 – фталоцианин
цинка (4,0 мг/л).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Проведенные исследования позволили выявить новые данные в фотоди-
намическом обеззараживание воды поверхностных водоемов, что позволяет
сделать следующие выводы:
1. Повышение биоресурсного потенциала воды поверхностных водоемов
на основе обеззараживающего действия сенсибилизаторов – метиленового
голубого, октакис фталоцианин цинка и профлавин ацетата на аллохтомные
микроорганизмы, с понижением уровня их органического загрязнения,
способствует формированию планктона, определяющего биологическую
безопасность водных ресурсов.
2. Метиленовый голубой в концентрации 0,5-2,0 мг/л обладает вирули-
цидным действием и фотообеззараживающим эффектом в отношении колифага
MS2, полиовируса типа РV-1 и является безопасным фотосенсибилизатором для
очистки поверхностных водоемов и поступающих сточных вод, способствую-
щий сохранению биологического баланса водных ресурсов, без вредного влия-
ния для составляющих планктона, определяющих биоресурсный потенциал по-
верхностных водоемов, проявлением бактерицидных свойств к аллохтонным
микроорганизмам.
3. Увеличение концентрации профлавина ацетата не способствует росту
эффективности обеззараживания, а сенсибилизатор метиленовый голубой в
концентрации 0,5 мг/л при кислых и нейтральных значениях рН воды обладает
максимальным фотобеззараживающим эффектом в отношении колифага MS2 и
полиовируса типа РV-1 (100-99,99%, соответственно), что позволяет управлять
качественным состоянием водных биоресурсов от биологического загрязнения
и поддерживать их биологический потенциал при повседневном использовании.
4. Качественное состояние водных ресурсов поверхностных водоемов как
объекта биологических ресурсов и сточных вод, предназначенных для рецирку-
ляции повышается при сдвиге рН воды к щелочным значениям – 9,0. При этом
100%-ная инактивация колифага MS2 происходит после контакта с фотосенси-
билизатором в течение 1 часа в темноте.
5. Метиленовый голубой в поверхностных водоемах – являющихся объек-
тами водных биологических ресурсов при внесении в дозе 1,0 мг/л оказывает
полный бактерицидный эффект сразу после освечивания, а профлавин ацетат в
этой же концентрации – через 24 часа. При дозе метиленового голубого 0,5 мг/л
в исследованных водоемах реактивация жизнеспособных бактерий Е.сoli 1257
происходит через 6 суток после освечивания, а профлавин ацетат обладает обез-
зараживающим действием при концентрациях 0,5 мг/л и 1 мг/л, регистрируемо-
го по отсутствию биологических загрязнений в поверхностных водоемах.
6. В водных биоресурсах сенсибилизатор фталоцианин цинка в концентра-
ции 0,5 мг/л обладает мощным вирулицидным действием, степень выраженно-
сти которого практически не зависит от рН воды. Установлено, что даже при
кислых значениях рН воды фталоцианин цинка сохраняет свои обеззаражива-
ющие свойства в отношении аллохтомных микроорганизмов.
7. Метиленовый голубой в концентрации 2,0 мг/л эффективен в отношении
энтеробактерий и вирусов, полиовируса типа РV-1, санитарно- показательных
микробов E. coli, S. aureus, Ent. faecalis и не представляет угрозы для биологи-
ческого потенциала водных ресурсов. Профлавин ацетат и фталоцианин цинка
оказывают токсическое и слабое мутагенное воздействие на биологические
тест-системы.
8. Эффективность применения исследованных фотосенсибилизаторов, в
сравнении с наиболее распространенным средством обеззараживания воды –
гипохлоритом натрия (хлорирование), выше в 2–3 раза, даже в сравнении с бо-
лее дорогими профлавин ацетатом и фталоцианином цинка (за счет более низ-
кого расхода реагентов, необходимых для обеззараживания единицы сточной
воды).

Практические предложения
1.Для управления санитарным состоянием сточных вод и повышения
качества водных ресурсов поверхностных водоемов предлагается более эффек-
тивный метод обеззараживания воды с метиленовым голубым, проявляющим
фотосенсибилизирующее действие и бактерицидные свойства к санитарно-
показательным микробам: E. coli, S. aureus, Ent. faecalis, вирулицидным – в от-
ношении колифага MS2, полиовируса типа PV1, безопасного для планктона по-
верхностных водоемов, а также высших растений, животных, человека.
2.Для повышения санитарных норм и очистки сточных вод, поддер-
жания биоресурсного потенциала и качества водных ресурсов поверхностных
водоемов предлагаем добавлять в водную среду, предназначенную для обезза-
раживания, метиленовый голубой из расчета 2,0 мг/л.

Перспективы дальнейших исследований
Дальнейшие исследования, связанные с темой диссертации будут направ-
лены на разработку мероприятий по внедрению метиленового голубого в си-
стему способа обеззараживания и очистки сточных вод и поверхностных водо-
емов в разных производственных и географических условиях в субъектах РФ,
как экологически чистого и экономически эффективного способа.