Биомониторинг окружающей среды

Концепция здоровья среды все шире распространяется среди экологов всего мира. Это понятие становится одним из центральных и в экологической политике России, поскольку основным индикатором устойчивого развития, в конечном итоге, является качество среды обитания. Обеспечение здоровья среды, по – видимому, единственно возможный путь поддержания баланса между интересами хозяйственной деятельности и обеспечением экологической безопасности населения. Добиться приоритетности обеспечения здоровья среды – одна из главных задач национальной экологической политики.

Под экологическим качеством среды обитания человека понимают интегральную характеристику природной среды, обеспечивающую сохранение здоровья и комфортное проживание человека [5].

Поэтому в последнее время актуальными являются наблюдения за изменениями состояния окружающей среды, вызванными антропогенными причинами.

Важнейшей составной частью экологического мониторинга окружающей природной среды является биомониторинг – система наблюдений, оценки и прогноза различных изменений в биоте, вызванных факторами антропогенного происхождения. Биомониторинг делает возможной прямую оценку качества среды и является одним из уровней последовательного процесса изучения здоровья экосистемы. Основной задачей биологического мониторинга является наблюдение за уровнем загрязнения биоты с целью разработки систем раннего оповещения, диагностики и прогнозирования.

Комплексный подход в проведении биологического мониторинга (сочетание методов биоиндикации и биотестирования, использование объектов разных уровней организации) при систематическом наблюдении позволяет судить о перспективах изменения структуры сообществ, продуктивности популяций и устойчивости экосистем по отношению к антропогенным факторам.

Главными этапами деятельности при разработке систем раннего оповещения являются отбор подходящих природных объектов и создание автоматизированных систем, способных с достаточно большой точностью выявлять «отклик» организма на загрязнение среды, в которой он находится, определение регламента, согласование методик, проектирование и эксплуатация сети мониторинга.

Объектами мониторинга являются биологические системы и факторы, воздействующие на них [5].

Методами биоиндикации и биотестирования определяется присутствие в окружающей среде того или иного загрязнителя по наличию или состоянию определенных организмов, наиболее чувствительных к изменению экологической обстановки, т.е. обнаружение и определение биологически значимых антропогенных нагрузок на основе реакции на них живых организмов и их сообществ. Таким образом, применение биологических методов для оценки среды подразумевает выделение видов животных или растений, чутко реагирующих на тот или иной тип воздействия. Методом биоиндикации с использованием подходящих индикаторных организмов в определенных условиях может осуществляться качественная и количественная оценка (без определения степени загрязнения) эффекта антропогенного и естественного влияния на окружающую среду.

Биологические методы помогают диагностировать негативные изменения в природной среде при низких концентрациях загрязняющих веществ.

При этом используемые виды биоиндикаторы должны удовлетворять следующим требованиям:

- это должны быть виды характерные для природной зоны, где располагается данный объект;

- организмы – мониторы должны быть распространены на всей изучаемой территории повсеместно;

- они должны иметь четко выраженную количественную и качественную реакцию на отклонение свойств среды обитания от экологической нормы;

- биология данных видов-индикаторов должна быть хорошо изучена.

С помощью биоиндикаторов возможно:

- обнаруживать места скоплений в экологических системах различного рода загрязнений;

- проследить скорость происходящих в окружающей среде изменений;

- только по биоиндикаторам можно судить о степени вредности тех или иных веществ для живой природы;

- прогнозировать дальнейшее развитие экосистемы.

По – нашему мнению, преимуществом методов биоиндикации и биотестирования перед физико-химическими методами является интегральный характер ответных реакций организмов, которые:

- суммируют все без исключения биологически важные данные об окружающей среде и отражают ее состояние в целом;

- выявляют наличие в окружающей природной среде комплекса загрязнителей;

- в условиях хронической антропогенной нагрузки биоиндикаторы могут реагировать на очень слабые воздействия в силу аккумуляции дозы;

- фиксируют скорость происходящих в окружающей среде изменений;

- указывают пути и места скоплений различного рода загрязнений в экологических системах и возможные пути попадания этих веществ в организм человека.

Особую значимость имеет то обстоятельство, что биоиндикаторы отражают степень опасности соответствующего состояния окружающей среды для всех живых организмов, в том числе и для человека.

Высокочувствительными к антропогенному загрязнению представителями биоты являются организмы-индикаторы, которые используются для идентификации изменений в окружающей среде, обусловленной действием смеси загрязнителей.

К чувствительным биоиндикаторам относятся лишайники, мхи, почвенные и водные микроорганизмы (водоросли, бактерии, микрогрибы). В роли биоиндикаторов могут быть использованы пыльца растений, хвоя сосны обыкновенной и др. Среди животных также выделяются группы организмов, положительно или отрицательно реагирующие на различные формы антропогенной трансформации среды (ракообразные, хирономиды, моллюски, личинки ручейников, поденок, веснянок и др.) [14].

Несмотря на серьезные достижения в области биоиндикации, у биомониторинга существует ряд серьезных проблем, касающихся экологии в целом. Наиболее общие и значимые из них:

• проблема сложности реакции биологических систем на загрязняющие вещества и в ее рамках – выбора биологических индикаторов, связанная с необходимостью учета особенностей поступления, аккумуляции и экскрекции разных веществ для разных биологических систем, а также необходимость учета особенностей индивидуального развития, метаболизма и репродукции биологического объекта;

• сложность оценки воздействия сочетающихся в пространстве и во времени разных концентраций множества агентов неодинаковой природы (физической, химической, биологической);

• проблема анализа специфичности, неспецифичности и соотношения между специфическим и неспецифическим, имеющих место при осуществлении реакции живых систем на повреждающие воздействия;

• проблема устойчивости систем и определения самого понятия «

• устойчивость» систем.

На современном этапе наиболее важные задачи биоиндикации и биомониторинга состоят в разработке теоретических основ и методологии анализа реакции биологических систем на многофакторные воздействия с учетом дифференциальных отличий патогенных агентов, факторов риска, патотропных ситуаций и патологических явлений в зависимости от экологических условий и состояния организмов, популяций, ценозов и отдельных экосистем. Эта задача требует для своего решения выполнения целевых комплексных научно исследовательских программ.

В нашем исследовании мы проводили биомониторинг атмосферного воздуха. Так как мониторинг позволяет получить реальную и достоверную информацию, позволяющую выявить местные экологические проблемы воздушной среды.

Известно, что на загрязнение среды наиболее сильно реагируют хвойные древесные растения.

Использование хвойных дает возможность проводить биомониторинг на огромных территориях. Хвойные – основные индикаторы, которые применялись для оценки состояния лесов Европы. Их использование также весьма информативно на малых территориях (например, влияние автодороги на прилегающую зону, если она примыкает к хвойному лесу; состояние окружающей среды в городских экосистемах разного ранга и характера).

Задачей биологического биомониторинга заключается в наблюдении и оценке состояния экосистем; их отклика, реакции на антропогенное воздействие, определение состояния экосистемы и отклонения его от естественного уровня сообществ.

Для оценки состояния атмосферного воздуха нами использовался биоиндикатор сосна обыкновенная (Pinus sylvestris L.). Общеизвестно, что она является видом, реагирующим на загрязнение среды обитания продуктами техногенеза. Этот фитоиндикатор широко распространен на всей территории Белгородской области. В связи с этим сосна обыкновенная представляет собой удобный объект для биоиндикации уровня загрязнения в любой точке[20].