Теоретическая часть
Биоиндикационные методы мониторинга воздушной среды
Биомониторинг является составной частью экологического мониторинга слежения за состоянием окружающей среды по физическим, химическим и биологическим показателем.
С помощью биологических методов экологического мониторинга можно выявить токсичность загрязнения окружающей среды. Недостаток этих
методов – они реагируют на весь комплекс и не позволяют определить концентрацию индивидуального вещества и многокомпонентной смеси.
В задачи биомониторинга входит регулярно проводимая оценка качества окружающей среды с помощью специально выбранных для этой цели
живых объектов [5].
К биологическим методам относятся биотестирование и биоиндикация.
Биотестирование – приемы исследования, с помощью которых судят
о качестве среды по выживаемости, состоянию и поведению специально
помещенных в эту среду организмов – тест биообъектов.
Биоиндикация – это оценка состояния среды с помощью живых объектов. Живые объекты (или системы) – это клетки, организмы, популяции,
сообщества. Биоиндикация – использует организмы, обитающие в исследуемой среде. Выбранные организмы должны давай четкий, воспроизводимый и объективный отклик на воздействие внешних факторов с достаточно высокой чувствительностью.
Методы биоиндикации подразделяются на два вида: регистрирующая
биоиндикация и биоиндикация по аккумуляции. Первая позволяет судить о
воздействии факторов среды по состоянию особей вида или популяции, а
вторая использует свойство растений и животных накапливать те или иные
химические вещества [3].
Сложность проведения биологического мониторинга заключается в
следующем:
в правильном выборе биоиндикаторов, обитающих на суше, в
воде и в воздухе и являющихся комплексным или специфическим показателем состояния окружающей среды;
в необходимости учета временного аспекта изменчивости экосистем (суточный, сезонный, годовой, вековой) с определением формы изменчивости биологического объекта (стохастическая, циклическая,
сукцессионная).
Основной задачей биологического мониторинга является определение
состояния биотической составляющей биосферы, ее отклика, реакции на
антропогенное воздействие, определение функции состояния и отклонения
этой функции от нормального естественного состояния на различных
уровнях: молекулярном, клеточном, организменном, популяционном,
уровне сообщества.
К основным загрязнителям атмосферного воздуха городов относится
диоксид серы, оксиды азота и углеводороды [3]. Наиболее типичным из
них является SO2, образующийся при сгорании серосодержащего топлива
(работа предприятий теплоэнергетики, транспорта, особенно дизельного).
Устойчивость растений к SO2 различна. Из высших растений повышенную
чувствительность к нему имеют хвойные (кедр, ель, сосна).
В загрязненной атмосфере появляются повреждения и снижается продолжительность жизни хвои сосны.
Сосна принята в настоящее время за «эталон биодиагностики».
Информативными по техногенному загрязнению являются морфологические и анатомические изменения хвои сосны, а также продолжительность
жизни хвои. При хроническом загрязнении воздуха диоксидом серы наблюдаются повреждения хвои сосны и ее преждевременное опадение.
В зоне техногенного загрязнения отмечается снижение массы хвои на
30–60% в сравнении с контрольными участками.
В незагрязненных лесных экосистемах основная масса хвои сосны
здорова, не имеет повреждений и лишь малая часть хвоинок имеет светлозеленые пятна и некротические точки микроскопических размеров, равномерно рассеянные по всей поверхности. В загрязненной атмосфере появляются повреждения, и снижается продолжительность жизни хвои сосны.
На рис. 1.1 показаны различные варианты состояния хвои сосны.
Влияние выхлопов автотранспорта на этилированном топливе
на растительность и человека
Для повышения качественных показателей бензина в первоначальную
топливную жидкость добавляют присадки на основе тетраэтилсвинца (этилированный бензин). Вследствие глобального загрязнения окружающей
среды свинцом, он стал повсеместным компонентом любой растительной и
животной пищи и кормов. Растительные продукты в целом содержат
больше свинца, чем животные. Причина летнего листопада у деревьев –
высокое содержание свинца в воздухе. Но, концентрируя свинец, деревья
тем самым очищают воздух. В течение вегетативного периода одно дерево
обезвреживает соединения свинца, содержащиеся в 130 л бензина. Наименее восприимчивым к свинцу является клен, а наиболее восприимчивы –
орешник и ель. Сторона деревьев, обращенная к автомобильным магистралям, на 30–60% «металличнее». Хвоя ели и сосны обладает свойствами хорошего фильтра по отношению к свинцу. Она его накапливает и не обменивает с окружающей средой до момента опадания. Растительность суши
вовлекает в биологический круговорот ежедневно 70–80 тыс. т свинца.
Неорганические соединения свинца (Pb2+) нарушают обмен веществ и
являются ингибиторами ферментов, у детей вызывая умственную отсталость, заболевания мозга. Попадая в клетки, свинец дезактивирует фер9
менты. Свинец может заменять кальций в костях, становясь постоянным
источником отравления. Органические соединения свинца еще более токсичны. Степень отравления свинцом определяется концентрацией его в
крови. Безопасным уровнем содержания его считается (0,2–0,8) × 10-4 %.
Дефицит кальция и витамина D усиливает всасывание свинца в желудочно-кишечном тракте. В среднем за сутки организм человека поглощает
26–42 мкг свинца. Около 90 % общего количества свинца в человеческом
теле находится в костях, у детей – 60–70 %. Свинец активно влияет на синтез белка, энергетический баланс клетки и ее генетический аппарат. Свинец – яд, действующий на все живое и вызывающий изменения, прежде
всего, в нервной системе, крови и сосудах