6 Выбор вида индикатора. Популяционные характеристики, используемые для оценки состояния популяции под действием свинца

Индикатор (лат. indicator — указатель) — прибор, устройство, информационная система, вещество — объект, отображающий изменения какого-либо параметра контролируемого процесса или состояния объекта в форме, наиболее удобной для непосредственного восприятия человеком визуально, акустически, тактильно или другим, легко интерпретируемым, способом.

Экологический индикатор – это признак, свойственный системе или процессу, на основании которого производится качественная или количественная оценка тенденций изменений, определение или оценочная классификация состояния экологических систем, процессов и явлений. Значение индикатора описывает процесс или явление, выходящее за рамки его собственных свойств.

Экологический индикатор (критерий) может быть:

- природоохранным – сохранение целостности экосистем (разнообразия, его местопребывания и т.п.);

- антропоэкологическим – воздействие на человека, его популяции;

- ресурсно-хозяйственным – воздействие на всю систему «общество – природа»;

- социоэкономическим – результирующая оценка благополучия экономической системы и качества жизни.

Характерно очень высокое удельное значение индикаторов-показателей состояния природных и природно-антропогенных систем.

Изменения микробиологических популяций.

Грибы обладают более высокой резистентностью к воздействию свинца, чем бактерии. Тем не менее обнаружена обратная зависимость между концентрацией свинца и количеством грибных зачатков в почве, отмечено изменение качественного состава микроскопических грибов с повышением концентрации свинца. Амилолитическое микробное сообщество дерново-подзолистой почвы устойчиво к действию свинца до концентрации 200 мг/кг. Свинец не оказывал заметного ингибирующего действия на азотфиксирующую активность при концентрации 10 мг/кг, а в низких концентрациях давал стимулирующий эффект. Несмотря на определенную устойчивость почвы к изменениям и тенденцию к возвращению в стабильное состояние, возврат этот может быть совершен уже другими компонентами микробиоты в измененной среде. Обнаружено более сильное влияние свинца на почвенные микроорганизмы на песчаных почвах по сравнению с глинистыми или торфяными[13].

7 Токсикологические методы оценки воздействия присутствующей дозы свинца на компоненты биоты

Тест — в химическом анализе означает быструю и простую оценку присутствия и/или содержания химического компонента в образце.

Тест-объект - это организм, помещенный в анализируемую среду, по выживаемости, состоянию и поведению которого судят о ее качестве.

В качестве тест-объекта используют Daphnia magna Straus.

Дафнии обитают в стоячих и слабопроточных водоемах. Рост дафний в течение всей жизни неравномерный, с возрастом замедляется и связан с периодическими линьками.

Посадку дафний в сосуды для биотестирования проводят следующим способом: стеклянной трубкой диаметром 0,5 — 0,7 см отлавливают дафний из культуры, помещают в сачок из планктонного газа, погрузив его в тестируемую воду, переводят в нее дафний, посадку ведут от разбавлении тестируемой воды с большей кратностью к меньшей.

В сосуды наливают по 300 мл контрольной и тестируемой воды или ее разбавлении. В сосуд помещают по 10 односуточных дафний и экспонируют при оптимальных условиях в течение времени до 96 ч. При кратковременном биотестировании дафний не кормят.

Учет выживших дафний проводят через 1, 6, 24, 48, 72, 96 ч. Особей считают выжившими, если они свободно передвигаются в толще воды или всплывают со дна сосуда не позднее 15 с после его легкого покачивания. Если в любой считываемый период времени в сточной воде гибнет 50 и более процентов дафний, биотестирование прекращают.

Эксперименты по определению токсичности ионов меди проводили в диапазоне: свинца - 0,001…1,0 мг/л. Эксперименты по выявлению степени токсичности ионов металлов проводили в двух сериях опытов. В первой серии ионы тяжелых металлов вносили в растворы, полученные из талой воды, во второй серии ионы тяжелых металлов вносили в водопроводную отстоянную воду.

В опытах со свинцом, приготовленных на сточной и водопроводной воде, уже через час проявлялся эффект присутствия его ионов при концентрациях 1,0 и 1,5 мг/л, что выражалось в 100 % гибели тест-объектов. Действие свинца в водопроводной воде выявлено уже через 24 ч при его содержании 0,4 и 0,5 мг/л. При этом число погибших особей достигало 40 % и 60 % соответственно. При добавлении ионов свинца в концентрациях 0,001…0,3 мг/л никаких видимых и поведенческих изменений не наблюдалось. Через 48 ч реакция дафний на ионы свинца проявлялась при всех исследуемых концентрациях. При концентрациях, равных 0,2…0,5 мг/л, гибель тест-организма составляла 80 %, при концентрации 0,05 и 0,1 мг/л – 20 %. При тестировании действия концентрации 0,001 мг/л ионов свинца, равной ПДК, погибло 10 % тест-организмов. Несмотря на это, эту реакцию нельзя отнести на счет токсичности этого раствора металла, так как методикой установлен допустимый предел погрешности, равный 10 %.

В талой воде реакция дафний на ионы свинца проявлялась через час, когда гибель тест-объектов достигала 100 % при концентрациях 1,0 и 1,5 мг/л. Через 24 ч эффект токсичности наблюдался и при концентрации 0,5 мг/л. Через 48 ч изменения количества выживших наблюдались при концентрациях, равных 0,4 и 0,5 мг/л, что выражалось в гибели 20 % и 90 % дафний соответственно. При дальнейшем экспонировании количество живых тест-организмов при концентрациях 0,001…0,4 мг/л было не ниже 80 %.

Содержание свинца в концентрациях 0,2…0,4 мг/л являлось токсичным для дафний, выдерживающихся в водопроводной воде. Для дафний, которые выдерживались в талой воде, токсичной являлась лишь концентрация свинца 0,5 мг/л, когда их гибель достигала 90 %. Таким образом, порог токсичности свинца, растворенного в талой воде, составлял 0,5 мг/л, что равно 10 ПДК, а порог токсичности свинца, растворенного в водопроводной воде, - 0,2 мг/л, то есть равен 4 ПДК[5,6].

Выводы

Регионы с хорошо развитой промышленной инфраструктурой резко отличаются от регионов сельскохозяйственного назначения по содержанию соединений тяжелых металлов в биосфере, причем некоторые из них могут в ближайшем будущем стать зоной экологического бедствия.

Огромное количество населения, не связанного с тяжелым промышленным производством, ежедневно поглощает различными путями вредные вещества в субтоксических концентрациях и многие из этих токсикантов, к тому же, обладают кумулятивными свойствами, опасными для здоровья отдаленными последствиями.

В такой же экологически неблагополучной ситуации находятся сельскохозяйственные животные, особенно выращиваемые в Европейской части России с хорошо развитой промышленной инфраструктурой, а также, животные всех видов, выращиваемые в непосредственной близи от крупных промышленных центров, практически во всех регионах страны.

Отправной точкой эколого-токсикологических изысканий при этом являются первичные источники пищевой (кормовой) цепи - атмосфера, вода и почва, из которых токсические вещества попадают в пищевые (кормовые) растения, затем поглощаются человеком и животными и, дополнительно, с продуктами животного происхождения, усугубляют рацион человека.

Несомненно, эта глобальная проблема требует длительного и очень скрупулезного изучения в тесной связи с эволюционными и биогеохимическими процессами, с целью выявления неблагополучных регионов в эколого-токсикологическом отношении по содержанию тяжелых металлов, изыскания наиболее точных и высокоэффективных методов диагностики хронических интоксикаций сельскохозяйственных животных металлосодержащими соединениями (включая кормовые компоненты), необходимых для производства экологически благополучных продуктов питания.

Предложения

Анализ источников свинцового загрязнения, степени загрязнения окружающей среды свинцом, влияния этого загрязнения на здоровье населения страны и возможных путей его сокращения и устранения негативных последствий позволяет наметить следующую систему мероприятий по решению рассматриваемой проблемы.

На федеральном уровне:

1. Принять необходимые меры по выполнению:

- подпрограммы "Реконструкция и модернизация предприятий нефтеперерабатывающей промышленности" федеральной программы "Топливо и энергия" в части, предусматривающей увеличение производства не содержащих свинец бензинов.

2. Организовать систему комплексного экологического мониторинга за содержанием свинца в различных компонентах окружающей среды, особенно в городах с крупными источниками выбросов свинца.

3. Разработать систему мероприятий по утилизации вторичного свинцового сырья, предусматривающую, в частности, упорядочение сбора и переработки амортизированных аккумуляторов.

4. Разработать мероприятия по переходу на более современные технологии производства консервированных пищевых продуктов, предусматривающие, в частности, выведение из использования сборной жестяной банки со свинецсодержащими припоями.

5. Организовать проведение лечебно-профилактических мероприятий по снижению воздействия свинцового загрязнения на состояние здоровья детского населения, особенно в городах с крупными источниками выбросов свинца в окружающую среду.

На уровне субъектов Российской Федерации и местном уровне целесообразно принятие правовых и нормативных актов и программ по регулированию выбросов (сбросов, отходов) свинца в окружающую среду, предусматривающих, в частности:

1. Административное регулирование реализации свинецсодержащих бензинов.

2. Создание сети специализированных предприятий по сбору и переработке производственных и бытовых свинецсодержащих отходов.

3. Реабилитацию загрязненных свинцом территорий.

4. Проведение комплекса мероприятий, направленных на предупреждение неблагоприятного воздействия свинца на здоровье населения (для регионов с высоким уровнем свинцового загрязнения).

На уровне промышленных предприятий, связанных с загрязнением окружающей среды свинцом, необходимо решение следующих вопросов:

1. Изменение технологии производства свинца и его сплавов, меди цинка и других металлов (повсеместное применение электропечей, бесфлюсовая плавка), усовершенствование санитарно-технических устройств.

2. Создание мощностей по переработке вторичного свинцового сырья.

3. Внедрение передовых технологических процессов и оборудования для производства высокооктановых, не содержащих свинец бензинов.

4. Отказ от использования свинцовых пигментов в производстве декоративных красок, замена их ферритами, титанатами, алюминатами. В этом отношении необходимой мерой является организация строгого экологического контроля (как государственного, так и производственного).

5. Проведение технического перевооружения аккумуляторных заводов с применением, в частности, оборудования со встроенной системой очистки выбросов в воздух и отсутствием стоков (оборотное водоснабжение).

6. Дооборудование автотранспортных средств с целью замещения этилированного бензина альтернативными видами топлива (природный и сжиженный нефтяной газ, спиртовые топлива, биогаз, водород и др.) и электроэнергией.

7. Повышение топливной экономичности (энергоэффективности) производимых отечественных автотранспортных средств, имеющих более высокое (на 20-30%) топливопотребление по сравнению с зарубежными аналогами.

В решении проблем свинцового загрязнения окружающей среды существенную роль может сыграть общественное экологическое движение страны. Неправительственные организации могли бы более активно участвовать в формировании национальной политики по предотвращению свинцового загрязнения окружающей среды, реализовывать контрольные функции в процессе выполнения природоохранных программ, обмениваться соответствующей информацией с общественными организациями других стран.

Общественные организации могли бы также осуществлять функции информирования населения по проблемам свинцовой опасности, проводить независимую экспертизу по свинцовому загрязнению окружающей среды.

От того, насколько полно неправительственные организации выполнят эти функции в ближайшем будущем, во многом определится судьба рассмотренных здесь рекомендаций по предотвращению свинцового загрязнения окружающей среды России[11].

Список использованной литературы

1. Аксенов И.Я, Аксенов В. И. Транспорт и охрана окружающей среды/И.Я Аксенов. — М.: Транспорт, 1986. — 176с.

2. Алексеев Ю.В. Тяжелые металлы в почвах и растениях/Ю.В Алексеев.- Л.: Агропромиздат, 1987.-142 с.

3. Аржанова B.C. Миграция микроэлементов в почвах/Почвоведение/В.С Аржанов.-1977.-№4.-С.71 -78.

4.Богдановский Г.А. Химическая экология/Г.А. Богдановский. М.: Изд-во МГУ,1994.-237 с.

5.Гамаюнов Н.И. Ионный обмен в почвах./ Н.И.Гамаюнов.- 1985. № 8.1. C.38-44.

6. Лозановская И. Н., Орлов Д. С., Садовникова Л. К. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении: Учеб. Пособие для хим., хим-технол./И.Н. Лозановская.-М.: «Высшая школа», 1998. –287 с.: ил.

7. Мамаев А.Д., Ворбъев Ю.Д. Методическое руководство по биотестированию воды/А.Д. Мамаев.-М.: «Высшая школа», -1991г.,- 160с.: ил.

8. Полянский Н.Г. Свинец/ Н.Г. Полянский.-М.: Наука, 1986

9. Зефиров Н. С.Химическая энциклопедия/Н.С.Зефиров.— Москва: Советская энциклопедия, 1995. — Т. 4. — С. 300. — 639 с.

10. Стадницкий Г.В. Экология: Учебник для вузов/Г.В. Стадицкий. — 6-е изд. — СПб: Химиздат, 2001. — 288с.: ил.

11. http://www.vitaeauct.narod.ru

12. http://www.ecosystema.ru

13. http://ecologov.net