Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Биологический контроль качества окружающей среды. Монография
.pdf
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ
БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
СТАВРОПОЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
БИОЛОГИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА
ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
МОНОГРАФИЯ
Ставрополь
2024
УДК 504.064.36(07)
ББК 28.081.4
Б63
Составители:
Т. Г. Зеленская, Е. Е. Степаненко, В. А. Халикова
Рецензенты:
Н. Н. Глазунова, доктор сельскохозяйственных наук, профессор;
И. О. Лысенко, доктор биологических наук, главный специалист-эксперт
Ставропольского территориального отдела Северо-Кавказского
межрегионального управления Росприроднадзора
Биологический контроль качества окружающей среды :
Б63
монография / сост.: Т. Г. Зеленская, Е. Е. Степаненко, В. А. Халикова. – Ставрополь: .
-, 2024. – 128 с.
Посвящена исследованиям качества окружающей среды и опирается на результаты многолетних личных исследований авторов в этой
области. Рассматриваются вопросы изучения биоиндикации и биотестирования. Излагаемый материал иллюстрируется различными примерами оценки качества окружающей среды методами биоиндикации
и биотестирования в комплексе с физико-химическими исследованиями.
Ориентирована на широкий круг читателей: ученых, аспирантов,
студентов, а также тех, кто интересуется проблемами в области экологии, охраны окружающей среды и экологической безопасности.
УДК 504.064.36(07)
© ФГБОУ ВО Ставропольский государственный
аграрный университет, 2024
3
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
4
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ
МЕТОДИЧЕСКИХ ПОДХОДОВ К ОЦЕНКЕ КАЧЕСТВА
ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
7
ГЛАВА 2. ХАРАКТЕРИСТИКА Г. СТАВРОПОЛЯ
32
ГЛАВА 3. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
43
ГЛАВА 4. ОЦЕНКА ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА
56
ГЛАВА 5. ОЦЕНКА ФЛУКТУИРУЮЩЕЙ
АСИММЕТРИИ У ЛИСТЬЕВ БЕРЕЗЫ ПОВИСЛОЙ
(BETULA PENDULA)
76
ГЛАВА 6. ОЦЕНКА ФИТОТОКСИЧНОСТИ ВОД
91
ГЛАВА 7. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА
ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ
101
ГЛАВА 8. ОЦЕНКА ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ
ПОКАЗАТЕЛЕЙ ВОД МАЛЫХ РЕК
104
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
114
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
118
4
ВВЕДЕНИЕ
В современных условиях природная среда подвержена
комбинированному техногенному загрязнению. Известно, что в связи с
жизнедеятельностью человеческой цивилизации синтезируются и
попадают в окружающую среду сотни тысяч новых химических
соединений с невыясненными токсикологическими характеристиками.
Так, разнообразные соединения естественного и антропогенного
происхождения накапливаясь в почве, обусловливают ее загрязненность
и токсичность.
Города, как промышленные центры, характеризующиеся высокой
концентрацией производства и населения, оказывают постоянно
усиливающееся многостороннее воздействие на окружающую среду и
здоровье населения.
Методы биоиндикации и биотестирования в комплексе с физикохимическими исследованиями все чаще используются для определения
токсических свойств окружающих нас сред: воздуха, воды, почвы,
промышленных отходов, материалов и т. д.. Это обуславливается рядом
обстоятельств:
- во-первых, указанные объекты обычно содержат большое
количество ингредиентов, токсикологические свойства которых не
всегда характеризуются простой суммой свойств каждого из них с учетом
количественного состава, определяемого аналитическими методами;
- во-вторых, среда часто загрязнена неустойчивыми продуктами
взаимодействия и распада, которые иногда токсичнее исходных веществ;
- в-третьих, количество присутствующих в окружающей среде
загрязнителей значительно превышает число удовлетворительных
5
физико-химических методов анализа, позволяющих контролировать их
содержание на уровне ПДК.
Помимо этого, биоиндикация и биотестирование позволяют
получить интегральную токсикологическую характеристику природных
сред независимо от состава загрязняющих веществ, поскольку большая
часть загрязняющих веществ, в связи с отсутствием оборудования,
методик и стандартов, аналитически не определяется, в связи, с чем
данная группа методов приобретает все большую популярность и
внедряется повсеместно.
Проведение оценки качества среды, ее благоприятности для
человека необходимо для разработки стратегии рационального
использования региона, определения предельно допустимых нагрузок
для любого региона, определения состояния природных ресурсов;
решения судьбы районов интенсивного промышленного и
сельскохозяйственного использования, оценки эффективности
управления охраной среды и формирования системы природоохранных
мероприятий; введения, создания рекреационных и заповедных
территорий. При всей важности проведении оценки качества среды на
всех уровнях, с применением различных подходов (включая физические,
химические, социальные и другие аспекты), приоритетной
представляется именно биологическая оценка.
Наиболее простым объяснением этому может быть то, что именно
состояние, самочувствие различных видов живых существ и самого
человека является ключевым моментом и, в конечном счете, волнует всех
нас в наибольшей степени. Известно, что для корректной оценки и поиска
связей между состоянием окружающей среды и здоровьем населения
могут использоваться биоиндикационные исследования наряду с
привлечением результатов химико-аналитического контроля. Круг
6
объектов биоиндикации в последние годы расширяется. Центром
экологической политики России разработаны методические
рекомендации, в которых предложены растения-биоиндикаторы: береза
повислая (Betula pendula), тополь пирамидальный (Populus pyramidalis).
На сегодняшний день актуальным является прогнозирование качества
городской среды по состоянию древесных культур, используемых в
озеленении городов. Наиболее простым и доступным для использования
способом оценки стабильности развития является определение величины
флуктуирующей асимметрии морфологических признаков (ФА), а также
информативный показатель оценки устойчивости древесных пород –
показатель жизненного состояния в баллах (ЖС).
7
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДИЧЕСКИХ
ПОДХОДОВ К ОЦЕНКЕ КАЧЕСТВА ГОРОДСКОЙ СРЕДЫ
Проблема выбора адекватных методов биологического контроля,
приемлемых для оценки безопасности окружающей среды, как для
здоровья населения, так и других живых компонентов в природных
экосистемах, по ряду дополнительных специфических для нашей страны
причин очень актуальна и для Российской Федерации.
На современном этапе в связи с масштабными биоэкологическими
и социально техническими изменениями на Земле (климатические
колебания, инвазии видов, транспортные потоки, электромагнитные
излучения и др.) чрезвычайно актуальными становятся вопросы
выявления адекватных методов контроля окружающей среды, как
универсальных для всех стран, так и специфических для разных регионов
и видов воздействий. Эти вопросы тесно связаны с проблемой создания
«глобальных индикаторных сетей» («global indicator networks»), которая
явилась основной темой обсуждения на прошедшей 18-22 мая 2009 г. 17й Международной конференции по биоиндикации окружающей среды –
The 17th International Conference on Environmental Bioindicators.
Необходимость совершенствования системы нормирования
вредных воздействий с опорой на оценку не физических и химических
факторов, в т. ч., содержания загрязняющих веществ, а на их последствия
для биоты, ни у кого не вызывает сомнения. В методологическом плане
эта работа обоснована господствующей сейчас в теоретической экологии
концепцией «биотического контроля природной среды».
Интерес к биологическим методам экологической оценки качества
окружающей среды после некоторого спада на рубеже 70-80-х годов
прошлого столетия заметно возрос. Заметно увеличилось и количество
8
изданий книг, справочных пособий и монографий, с описанием
возможных методов оценки природных сред по биотическим
показателям: «Методы биотестирования качества водной среды» (1989),
«Биологическая диагностика и индикация почв: методология и методы»
и другие. При этом, как во всякой развивающейся отрасли знаний,
заметна некоторая терминологическая неопределённость в этой области
и даже подмена понятий – биоиндикация, биотестирование,
биодиагностика.
Именно биотические показатели могут дать информацию о
возможных структурно-функциональных изменениях в компонентах
экосистемы, включая человека, о состоянии организмов и степени
приемлемости воздействий для сохранения разнообразия форм жизни и
их сбалансированного развития.
Аналитический же контроль загрязнения, проводимый
химическими методами, показывает наличие лишь «маркеров» –
определённых концентраций загрязнителей, которые могут иметь
неодинаковые последствия в разных регионах с разнообразными
условиями среды обитания и разным составом обитающих видов живых
организмов.
Тогда как, на наш взгляд, в системе биологической оценки
(биодиагностике) целесообразно условно выделять два способа сбора
информации о реакции живых организмов на воздействие –
биоиндикацию и биотестирование. При этом обоснованно считается, что,
рассматривая в совокупности результаты биоиндикационных
наблюдений и результаты биотестирования по строго
регламентированным методикам, можно поставить более точный
«диагноз» экосистеме.
9
Биоиндикация заключается в анализе видимых (индицируемых)
изменений биологических характеристик в натурных условиях. При этом
мониторинговые наблюдения за компонентами экосистем (растениями,
животными, микробными сообществами и т.п.) in situ позволяют дать
оценку экологическим последствиям от воздействия повреждающих
факторов, спрогнозировать развитие ситуации.
Биотестирование проводится в лабораторных условиях с
использованием стандартных тест-систем, которые в контролируемых
воспроизводимых условиях дают возможность выявить экологическую
токсичность препаратов, отходов или образцов природных сред,
испытавших вредное воздействие техногенных факторов. Принято
считать, что биотестирование дает информацию о неблагополучии в
опережающем режиме, до проявления видимых изменений в природных
экосистемах.
Таким образом, биодиагностика, как более широкое понятие,
включает биоиндикацию и биотестирование.
Методы экологического контроля, основанные на реакции живых
организмов в лабораторных условиях, востребованы при исследовании
качества продуктов, оценке уровня опасности отходов, нормировании
вредных воздействий, экспертизе экологического качества природных
сред и техногенных объектов и т. п.
Результаты биотестирования используются при сертификации
различных биопрепаратов, сорбентов нефтепродуктов и других
токсикантов, оценке эффектов биоремедиации воды и почвы.
Особый интерес в современных условиях вызывают работы по
оценке экологической токсичности наноматериалов.
В нашей стране в разных сферах народного хозяйства –
сельскохозяйственной, медицинской и природоохранной, существуют
10
свои «ведомственные» наборы биоиндикационных методов и биотесторганизмов, регламентированные к применению приказами министров
разных министерств, методическими указаниями и руководствами.
Установлены свои правила применения биодиагностических
методов и реестры методик экотоксикологического анализа в трех
разных сферах:
- в контроле агроценозов (при оценке безопасности продукции и
плодородия почв),
- санитарно-эпидемиологическом контроле (при определении
уровня вредных воздействий относительно безопасности для здоровья
человека),
- в экологическом контроле природных экосистем (с целью
характеристики биоразнообразия и сбалансированного развития).
Во многих случаях используются одни и те же тест-организмы и,
соответственно, оцениваются одни и те же тест-реакции. Однако,
нередко, одни и те же результаты получаются и интерпретируются поразному.
Это касается, например, разных подходов к определению классов
опасности отходов в разных ведомствах: в соответствии с Приказом МПР
России от 15.06.2001 г. № 511 «Об утверждении Критериев отнесения
опасных отходов к классу опасности для окружающей природной среды»
следует выделять 5 классов опасности отходов, а согласно Санитарным
правилам СП 2.1.7.1386-03, введенным 30.06.2003 г., установлено 4
класса опасности токсичных отходов производства и потребления.
Для одного и того же тест-организма или метода, используемого
разными службами, нередко различаются процедуры подготовки проб к
биотестированию (в частности, соотношением воды и твердого
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]