Методы контроля воздействия на окружающую среду: диагностика и химико-аналитический контроль объектов окружающей среды, биоиндикация, биотестирование

биоиндикация, биотестирование

Экологическая диагностика является тем инструментом, который позволяет сделать заключение о состоянии среды, а экологический мониторинг – средство постоянного наблюдения за окружающей средой. Химико-аналитический контроль окружающей среды необходим для получения объективных данных о содержании вредных для здоровья человека веществ в среде обитания. Среди методов и средств, которыми располагает современная аналитическая химия, электроаналитические методы занимают одно из первых мест по частоте применения для решения проблем охраны окружающей среды и широко используются в анализе вод, почв, атмосферы и пищевых продуктов.

Для решения этой задачи используют инструментальные методы современной аналитической химии, основанные на измерении различных физических свойств определяемых веществ или продуктов их химических превращений (аналитических реакций) с помощью физических и физико-химических приборов. Результат измерения, несущий химико-аналитическую информацию, часто называют аналитическим сигналом.

Спектроскопические методы анализа основаны на использовании взаимодействия атомов или молекул определяемых веществ с электромагнитным излучением широкого диапазона энергий.

Ценную информацию в анализе вод предоставляют электрохимические методы анализа: потенциометрия, полярографические и кулонометрические методы.

Исключительно мощное средство контроля загрязнения различных объектов окружающей среды – хроматографические методы, позволяющие анализировать сложные смеси компонентов. Важное значение приобрели тонкослойная, газожидкостная и высокоэффективная жидкостная и ионная хроматография. Так определяют пестициды, полихлорированные бифенилы, диоксины, нитрозоамины и другие токсичные вещества. Ионная хроматография удобна при анализе катионного и анионного составов вод.

Химическая информация о качестве окружающей среды очень важна. Однако даже все аналитические методы не в состоянии охватить функциональное разнообразие загрязняющих веществ. Не дают они и прямой информации об их биологической опасности. Это задача биологических методов. Результаты наблюдений за изменениями состояния биосферы используют для оценок и прогноза. Эта грандиозная и одна из серьезнейших проблем предопределяет высокую требовательность к правильности результатов химико-аналитического исследования природной среды.

Биологические методы контроля воздействия - это характеристика состояния экосистемы по растительному и животному населению.

Биоиндикация – оценка качества среды обитания и ее отдельных характеристик по состоянию ее биоты в природных условиях. Для учета изменения среды под действием антропогенного фактора составляются списки индикаторных организмов.

Биоиндикатор – группа особей одного вида или сообщества, по наличию или по состоянию которых, а также по их поведению судят о естественных и антропогенных изменениях в среде.

Биоиндикационные методы оценки состояния окружающей среды являются перспективным направлением прикладных экологических исследований. Эти методы позволяют проводить интегральную оценку «здоровья среды», под которым в самом общем смысле понимается состояние (качество) среды, необходимое для обеспечения здоровья человека и других видов живых существ.

При сбросе в водоем токсических веществ, содержащихся в промышленных сточных водах, происходит угнетение и обеднение фитопланктона.

При обогащении водоемов биогенными веществами, содержащимися, например, в бытовых стоках, значительно повышается продуктивность фитопланктона.

При перегрузке водоемов биогенами возникает бурное развитие планктонных водорослей, окрашивающих воду в зеленый, сине-зеленый, золотистый, бурый или красный цвет («цветение» воды).

Наиболее достоверными индикаторами среди них являются легочные моллюски, особенно катушки и речные чашечки. Положительные результаты дает также оценка качества воды по личинкам насекомых. Свободно живущие личинки ручейников, а также поденок являются наиболее чувствительными организмами.

Лучший индикатор опасных загрязнений – прибрежное обрастание, располагающееся на поверхностных предметах у кромки воды. В чистых водоемах эти обрастания ярко-зеленого цвета или имеют буроватый оттенок (табл. 4).

Таблица 4

Шкала загрязнений по индикаторным таксонам

Индикаторные таксоны

Эколого-биологическая полноценность, класс качества воды, использование

Личинки веснянок, плоские личинки поденок, ручейник – риакофилла

Очень чистая. Полноценная. Питьевое, рекреационное, рыбохозяйственное

Крупные двустворчатые моллюски (перловица), плавающие и ползающие ручейник-нейреклип-сис, вилохвостки, водяной клоп

Чистая. Полноценная. Питьевое, рекреационное, рыбохозяйственное, орошение, техническое

Моллюски-затворки, горошинки, роющие личинки поденок, ручейники при отсутствии реакофиллы и нейреклипсис, личинки стрекоз, плосконожки и красотки, мошки

Удовлетворительно чистая. Полноценная. Питьевое с очисткой, рекреационное рыбоводство, орошение, техническое

Шаровки, дрейсена, плоские пиявки, личинки стрекоз при отсутствии плосконожки и красотки, водяной ослик

Загрязненная. Неблагополучная. Ограниченное рыбоводство, ограниченное орошение

Масса трубочника, мотыля, червеобразные пиявки при отсутствии плоских, крыски, масса мокрецов

Грязная. Неблагополучная. Техническое

Макробеспозвоночных нет

Очень грязная. Неблагополучная. Техническое с очисткой

Биоиндикация воздуха проводится при помощи листьев древесных растений, хвои, лишайников и т.п. почвы при помощи водорослей и т.д.

Биотестирование – оценка в лабораторных условиях качества объектов окружающей среды с использованием живых организмов.

Ответным сигналом простейших на изменение химического состава среды является раздражение, приводящее к каким-либо изменениям других биохимических и физиологических функций организма.

Наиболее изученными, с точки зрения использования в аналитических целях, являются инфузории. C их помощью возможно определение ионов тяжелых металлов, однако они непригодны для обнаружения и определения анионов. Поведенческие реакции, скорость размножения инфузо-рий используют для определения указанных выше веществ. Водных беспозвоночных - ракообразных (чаще всего ветвистоусых рачков, дафний) широко применяют для оценки санитарно-гигиенического состояния вод. Наблюдения под микроскопом формы и скорости движения червей, например нематод, пиявок и коловраток, фиксирование продолжительности их жизни позволяют определять микроколичества ионов металлов.

Плодовая мушка «Drosophila melanogaster» является одним из наиболее изученных организмов, применяемых для тестирования. В качестве экспериментального объекта она была введена в биологию в начале этого века и с тех пор доминирует в большинстве ее областей, от генетики до радиобиологии, от биологии старения до эволюции. С использованием этой тест-системы изучают генетические и онтогенетические последствия хронических стрессовых воздействий, таких, как малые дозы ионизирующих излучений, совместное действие тяжелых металлов и облучения, токсические химические вещества.

Будет полезно почитать по теме: