Geum.ru

Биологические методы в контроле качества окружающей среды

Вид материалаДокументы

Содержание


Объекты и показатели, используемые при установлении эколого-рыбохозяйственных нормативов
Подобный материал:



О.Ф. Филенко

д-р биол. наук

(Московский государственный университет
им. М.В. Ломоносова)

БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ
В КОНТРОЛЕ КАЧЕСТВА
ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ



Система предотвращения неблагоприятных экологических последствий загрязнения включает в себя установление критериев качества среды, биотестирование и биоиндикацию. Установление критериев (ПДК) выполняет профилактическую функцию, упреждая экологически опасное загрязнение. Биотестирование оценивает происходящее загрязнение и нацелено на получение быстрого сигнала о токсичности и необходимой степени разбавления стоков. Биоиндикация позволяет выявить результат вредоносного влияния загрязнения на окружающую среду, ее результаты могут быть учтены при корректировке нормативов и при выборе зоны применения биотестирования. Нормирование, биотестирование и биоиндикация не заменяют друг друга, а по мере необходимости только дополняют друг друга. Биотестирование и биоиндикация являются основными элементами биологического мониторинга состояния окружающей среды.


The system of prevention of pollution harmful effects on ecosystems includes the development of environment quality criteria, the bioassay of pollution and the reveal of ecological changes. The criteria (MATC) must to prevent the dangerous pollution. The bioassay must elicit the pollution and estimate the required dilution of it. The bioindication detects the results of harmful effects of pollution, the results can be taken into account for criteria correction and for choice the area of bioassay application. The criteria development, bioassay and bioindication can’t replace, but add each other. The bioassay and bioindication are the main elements of biological monitoring of ecosystems.


Общая система предотвращения и контроля неблагоприятных последствий загрязнения на окружающую среду включает в себя элементы ограничения поступления чужеродных веществ в окружающую среду в экологически значимых количествах и контроля уровня текущего загрязнения.

Предотвращение загрязнения предусматривает внедрение малоотходных технологий и повышение эффективности очистки отходов. Основным ориентиром для таких технологий оказываются нормативы качества среды, устанавливаемые на основе продолжительных экспериментальных исследований [1…3]. Наряду с ПДК санитарно-гигиенического назначения, призванными предотвратить риск отравления человека, существуют лимиты, призванные защитить полезные для человека организмы – эколого-рыбохозяйст­венные ПДК и ОБУВ. ПДК представляет собой максимальную концентрацию загрязняющего вещества в воде водного объекта, при которой в водоеме не возникает последствий, снижающих его промысловую значимость в настоящее время и в перспективе, или затрудняющих его рыбохозяйственное использование.

Методология нормирования исходит из следующих принципов.
  • 3ащите подлежит многокомпонентная в экологическом отношении система, где основные элементы должны быть защищены постоянно.
  • Водная экосистема при загрязнении теряет стабильность в результате последовательного выпадения самых чувствительных звеньев. Поэтому при определении допустимых уровней для каждого компонента и системы в целом необходимо ориентироваться в эксперименте на самое чувствительное звено в ассортименте контролируемых показателей эффекта.
  • В процессе экспериментальных оценок токсичности испытания должны быть в обязательном порядке проведены хотя бы на одном представителе каждой из основных экологических групп водного сообщества.
  • Нормативы в качественном и количественном отношениях должны обеспечиваться химико-аналити­ческой базой.
  • Для каждого из химических соединений может быть установлена только одна величина эколого-рыбохозяйственного норматива (за исключением случаев, предусмотренных условиями регионального нормирования).

По сути, такие нормативы являются экологическими в широком плане, т.к. должны защищать не только промысловый, но и самоочистительный ресурс водной среды. В таблице показан ассортимент организмов, включенных в систему установления ПДК. Основные тест-параметры для каждого из тест-объектов контролируются в обязательном порядке. Вспомогательные тест-параметры могут быть использованы для уточнения пределов действующих концентраций или для установления особенностей действия исследуемого вещества.

Максимально допустимая концентрация для наиболее чувствительного тест-объекта может рассматриваться в качестве ПДК для исследуемого вещества.

Хотя концепция нормирования далеко не решает всех проблем, связанных с предотвращением экологически опасного загрязнения водной среды, и некоторыми энтузиастами природоохранной политики рассматривается как легализация загрязнения, тем не менее, существование лимитов допустимого загрязнения остается на сегодняшний день единственным средством сдерживания такого загрязнения. Основная

часть претензий, предъявляемых к нормированию, д
Объекты и показатели, используемые при установлении эколого-рыбохозяйственных нормативов

Тест-объект
Тест-параметр

Основной
Вспомогательный

Организмы-редуценты
Бактериальная

микрофлора
Численность клеток.

Дыхание (по БПК). Концентрации кислорода, аммиака,
нитритов, нитратов



Организмы-продуценты
Водоросли
Общая численность клеток, рН среды, концентрация
кислорода, соотношение живых и мертвых клеток
Биомасса. Содержание пигментов.
Интенсивность фотосинтеза

Макрофиты
Выживаемость, рост стебля, отростков, корней
Интенсивность фотосинтеза

Зоопланктон
Инфузории
Выживаемость, размножение
Поведение

Ракообразные
Выживаемость, плодовитость, численность
и возрастной состав модельных популяций
Морфологические

изменения

Зообентос
Моллюски
Выживаемость, плодовитость, питание, масса
Поведение.

Морфологические изменения.

Потребление кислорода

Хирономиды
Выживаемость на различных стадиях
и сроки их прохождения. Морфологические аномалии.

Плодовитость
Поведение, вес и общее состояние
личинок и имаго

Рыбы
Эмбриогенез
Выживаемость эмбрионов.

Выклев и состояние предличинок
Аномалии развития.

Биохимические отклонения

Взрослые
Выживаемость, масса тела, анатомические
и клинические изменения, питание, частота

дыхания, органолептика мяса, кумуляция
Поведение.
Биохимические изменения




олжна быть переадресована к несовершенству применения нормативов в практике.

Контроль за соблюдением установленных нормативов производится химико-аналитическими методами. Однако, одновременное присутствие множества веществ даже в концентрациях, не превышающих их ПДК, может порождать биологические эффекты, которые невозможно предсказать на основе частных химических определений. Контроль за токсичностью стоков и загрязняемых вод водных объектов может быть проведен только методами битестирования [4…7]. Основной принцип гидробиологического биотестирования заключается в испытании действия проб воды на водный организм, его часть или сообщество организмов с известными и поддающимися учету характеристиками. Таким образом, тест-объект выступает в роли прибора, выявляющего интегральный биологический эффект комплекса неблагоприятных экологических факторов, в том числе и химической природы.

В качестве тест-объектов рекомендован широкий круг организмов, охватывающий все группы биологического сообщества. Но ни один из тест-объектов не может служить универсальным индикатором, в равной степени чувствительным ко всем экологическим факторам, из-за видовой избирательности действия потенциальных токсикантов. С введением каждого дополнительного объекта надежность схемы испытаний повышается, однако бесконечное расширение ассортимента обязательных объектов невозможно. В связи с этим для каждого предлагаемого метода биотестрования должно быть определено строгое целевое назначение, обозначена область применения и очевидные преимущества перед рекомендованными ранее.

Биотестирование может применяться для решения следующих задач:
  • определение токсичности отдельных веществ, вынужденно или преднамеренно вносимых в окружающую среду, для представителей водных сообществ в целях скрининга и нормирования;
  • выявление присутствия в объектах окружающей среды потенциальных токсикантов неизвестного состава, что могло бы служить основанием для последующего химического исследования этой среды;
  • установление источников токсического загрязнения экосистем и оценка их интенсивности;
  • определение необходимой степени разведения сточных вод до биологически и экологически безвредных уровней.

В отличие от биотестирования биоиндикация представляет собой выявление последствий загрязнения водного объекта по функциональным и морфологическим показателям его обитателей или по экологическим характеристикам сообщества [8, 9]. Изменения, зарегистрированные методами биоиндикации, являются результатом уже состоявшегося ранее загрязнения с заведомым превышением нормативов, или длительного загрязнения малой интенсивности. Ее результаты могут быть учтены при корректировке нормативов, при выборе зоны применения биотестирования или при определении природоохранной стратегии.

Основная проблема, с которой сталкивается биоиндикация, это идентификация фактора окружающей среды, который оказался причиной изменений биообъектов, наблюдаемых в природных условиях.

Биотестирование и биоиндикация являются основными элементами биологического мониторинга состояния окружающей среды. Возможен мониторинг как состояния биологических объектов, так и компонентов окружающей среды. Оценка проб среды с использованием тест-организмов и наблюдение за состоянием биообъектов, вносимых в контролируемую экосистему в разнообразных садках, представляет собой биотестирование (рисунок).

Таким образом, нормирование выполняет профилактическую функцию, упреждая экологически опасное загрязнение. ПДК вещества должна быть установлена до начала его поступления в окружающую среду. Биотестирование выполняет функцию тактического контроля происходящего загрязнения, нацеленного на получение быстрого сигнала о токсичности и необходимой степени разбавления конкретных стоков. На водном объекте оно может быть эффективным с момента начала загрязнения до его

завершения. Биоиндикация выявляет результат произошедшего вредоносного воздействия на окружающую среду. Может применяться на экологическом объекте постоянно, но эффективность его станет очевидной при начале неблагоприятных экологических изменений. Эти три элемента общей природоохранной стратегии дополняют, но не способны заменить друг друга. Задачей экологов является отработка оптимальных режимов применения каждого из подходов, целенаправленного и обоснованного применения их в системе ограничения загрязнения.

список литературы
  1. Методические указания по установлению эколого-рыбохозяйственных нормативов (ПДК и ОБУВ) загрязняющих веществ для воды водных объектов, имеющих рыбохозяйственное значение. М.: ВНИРО, 1998.
  2. Перечень рыбохозяйственных нормативов: предельно допустимых концентраций (ПДК) и ориентировочно безопасных уровней воздействия (ОБУВ) вредных веществ для воды водных объектов, имеющих рыбохозяйственное значение. ВНИРО, М. 1999.
  3. Филенко О.Ф. Традиционное и новое в эколого-рыбохозяйственном нормировании // Токсикологический вестник. 1993. № 3.
  4. Методы биотестирования вод. Черноголовка, 1988.
  5. Методы биотестирования качества водной среды. М., МГУ, 1989.
  6. Методическое руководство по биотестированию воды РД 118-02–90. М.: 1991.
  7. Филенко О.Ф., Дмитриева А.Г. Биотестирование как способ контроля токсичности загрязняемой водной среды // Приборы и системы управления. 1999. № 1.
  8. Kolkwitz R., Marsson M. Ökologie der pflanzlichen Saprobien. Berichte der deutschen botanischen Geselschaft, 1908, 26a, 26.
  9. Макрушин А.В. Биологический анализ качества вод. Л.: 1974 (две брошюры).




Э КОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ И ПРИБОРЫ № 6. 2007 г.