IV. Методы биоиндикации и биотестирования

Методами биоиндикации и биотестирования выявляются зоны экологических аномалий на местности, в которых при необходимости проводят анализ проб окружающей среды физико-химическими методами с целью установления причины экологического неблагополучия.

Предлагаемая система обладает достоверностью информации более 50%, к тому же существенно дешевле системы, основанной только на методах физико-химического анализа проб окружающей среды.

Такой подход существенно сокращает затраты на выявление причин загрязнения окружающей среды и оценки экологической обстановки территории военного объекта.

Для анализа первичной информации о состоянии окружающей среды и проведения экспресс-оценки качества атмосферного воздуха применяется индивидуальный аналитический комплект эколога (ИАК-Э). Данное техническое средство экологической контроля состоит из двух модулей: аналитический модуль и измерительный модуль.

Измерительный модуль – газоанализатор ГАНК-4 со сменными датчиками. Возможности газоанализатора по контролю загрязняющих веществ достаточно широки и зависят от его комплектации. Конструкция ГАНК-4 позволяет оператору в течении 15–20 минут изменить настройки прибора и выполнить измерения контролируемого загрязняющего химического вещества в атмосферном воздухе или в воздухе рабочей зоны.

Аналитический модуль состоит из персонального переносного компьютера с установленным специальным программным обеспечением, диктофона и цифрового фотоаппарата. Аналитический модуль позволяет накапливать, обобщать, анализировать и осуществлять предварительный прогноз изменения окружающей среды на военном объекте, а также регистрировать аудио- и фотоинформацию, получаемую в ходе визуальных наблюдений.

Наиболее реальной представляется организация экологического мониторинга на базе уже существующих в ряде служб ВС РФ (в первую очередь в службе санитарно-эпидемиологического надзора) стационарных лабораторий с их незначительным дооснащением. Стационарная экологическая лаборатория (СЭЛ) должна обладать возможностью контроля загрязнителей во всех природных средах – в атмосферном воздухе, природных поверхностных водах, почвах, донных отложениях, растительности и тканях живых организмов в соответствии с «Перечнем химических веществ, подлежащих контролю на объектах в Вооруженных Силах РФ».

Структура и состав стационарной лаборатории диктуются сложностью задачи экологического контроля, в частности, Критериями выбора методического обеспечения стационарной экологической лаборатории должны являться:

- применение аттестованных методик выполнения измерений (МВИ), включенных в Федеральный реестр и приведенных в «Перечне химических веществ, подлежащих контролю на объектах в Вооруженных Силах РФ»;

- оптимизация числа различных методов физико-химического анализа и ориентация на компьютеризованные аналитические комплексы и приборы общего назначения, обеспечивающие анализ многокомпонентных проб;

- возможность проведения измерений основных показателей качества ОС в стационарной лаборатории альтернативными методами для обеспечения внутрилабораторного контроля качества измерений;

- применение аппаратуры серийного производства с обеспечением ее гарантийного и послегарантийного обслуживания;

- использование минимального числа доступных реактивов (сорбентов, буферных растворов и т.п.) с хорошо отработанной процедурой пробоотбора и пробоподготовки;

- минимальная стоимость аналитической техники и эксплуатационных затрат.

Практика эксплуатации стационарных лабораторий экологического контроля показывает, что их приборный состав делится на две группы:

1) эколого-аналитические комплексы – для решения большинства аналитических задач (определение химических загрязнителей в природных средах);

2) специализированные приборы – для измерения конкретных физических параметров среды или физических факторов воздействия на ОС, а также биологических загрязнителей среды.

Мобильные комплексы организационно должны входить в состав стационарных лабораторий, а технически – дополнять их возможности в части пробоотбора и экспресс-контроля непосредственно на военных объектах по физическим факторам и целому ряду измерений химических загрязнителей ОС, для которых нормативными документами ограничивается время между отбором пробы и анализом. Передвижная лаборатория в составе стационарной должна эксплуатироваться ее же специалистами; ее материально-техническое обеспечение также должно быть единым со стационарной лабораторией.

Оценка качества среды является узловой задачей при любых действиях в области охраны природы и природопользования, эффективное решение которой возможно только при проведении системы мероприятий, объединяемых понятием «экологический мониторинг».

При некотором расхождении в понимании самого термина «экологический мониторинг» [1,2] цель экологического мониторинга подразумевается одна – создание информационной основы для принятия управленческих решений в области охраны природы, природопользования и экологической безопасности. При этом оценка текущего состояния среды является основой для принятия тактических (оперативных) решений, а прогноз – для принятия решений стратегических (долговременных).

Экологический мониторинг обеспечивает постоянную оценку условий среды обитания человека и биологических объектов (растений, животных, микроорганизмов), а также оценку состояния и функциональной целостности экосистем. Причем в качестве основного в экологическом мониторинге выделяют уровень регионального масштаба.

Именно территориальные системы экологического мониторинга (ТСЭМ) и являются основой, «кирпичиком» единого здания системы экологического мониторинга.

В мониторинге регионального уровня в полной мере реализуются все основные функции системы экологического мониторинга. Основная цель регионального экологического мониторинга может быть сформулирована как обеспечение лиц, принимающих решение, необходимой информацией о качестве окружающей среды с целью планомерного снижения общего уровня ее загрязнения.

Однако несмотря на то, что ЕГСЭМ и основы ТСЭМ у нас в стране заложены еще в 1994 г., их эффективность и результативность остаются на достаточно низком уровне. Возникающая в рамках экологического мониторинга проблема интегральной оценки качества среды до сих пор на практике не имеет удовлетворительного решения.

Комиссия ООН по устойчивому развитию в 1995 г. приняла программу работы по выбору индикаторов устойчивого развития, которая включает 130 индикаторов, относящихся к различным параметрам как окружающей среды, так и человеческого общества.

Реально, в условиях каждодневной практики нашей жизни возможно использование лишь ограниченного количества интегральных показателей, характеризующих с максимальной полнотой свойства экосистем. При этом важнейшим и даже решающим условием является аппаратурная и методическая возможность оперативного контроля показателей [3].

Поэтому в Экологической доктрине Российской Федерации в разделе, посвященном экологическому мониторингу, констатируется необходимость «совершенствования системы показателей, создания методологии и аппаратного обеспечения экологического мониторинга Российской Федерации, включая комплексную оценку состояния окружающей среды»; в Плане действий по охране окружающей среды и обеспечению рационального природопользования в Российской Федерации на 2003-2005 гг. намечена: «подготовка методик интегральных методов оценки качества окружающей среды, биотестирования, ГИС-технологий отображения данных» (раздел III, пункт 3.8, №5.15). Ожидаемый результат – разработка и внедрение новых методов и технологий в области мониторинга окружающей среды.

Интегральными показателями качества среды общепринято считаются биоиндикационные. Биологическая оценка дает возможность комплексной (интегральной) характеристики качества среды, находящейся под воздействием всего многообразия физических, химических и других факторов [4]. Выделяемые показатели отражают неспецифические ответы биологических систем на разнообразные виды антропогенного влияния. Это позволяет рассматривать их в качестве индикаторов интегрального действия многих синхронно действующих антропогенных факторов.

Живые организмы несут наибольшее количество информации об окружающей их среде обитания: живой организм, как биологическая система, замыкает на себя все процессы, протекающие в экосистеме. В нормальных условиях организм реагирует на воздействия среды посредством сложной физиологической системы буферных гомеостатических механизмов. Под воздействием неблагоприятных условий эти механизмы могут быть повреждены, что приводит к нарушению развития. Эти нарушения хорошо выявляются при оценке стабильности развития по уровню флуктуирующей асимметрии. Явлениями флуктуирующей асимметрии охвачены практически все билатеральные структуры у самых разных видов живых организмов, и она может быть охарактеризована как одно из наиболее обычных и доступных для анализа проявлений случайной изменчивости развития.

Живые организмы – реальная, наиболее мощная сила, управляющая деятельностью экосистем и противостоящая отрицательному антропогенному воздействию. Оценка реакции организмов на загрязнение среды наиболее полно отражает влияние всего комплекса неблагоприятных факторов на экосистемы и интегрально характеризует качество природных систем, их пригодность для поддержания жизнедеятельности организмов, а следовательно, дает наиболее широкие возможности получения экологических оценок качества окружающей среды.

Приоритетность именно биологической оценки качества среды определяется, кроме интегральности, получением непосредственной характеристикиздоровья среды, под которым понимается ее состояние (качество), необходимое для обеспечения здоровья человека и других видов живых существ [5].

Литература

1. Герасимов И.П. Научные основы современного мониторинга окружающей среды // Изв. АН СССР. Сер. геогр. 1975. №3. С. 13-25.

2. Израэль Ю.А. Экология и контроль природной среды. – Л.: Гидрометеоиздат, 1984. С. 560.

3. Безель В.С.,Кряжимский Ф.В., Семериков Л.Ф.,Смирнов Н.Г. Экологическое нормирование антропогенных нагрузок // Экология. 1992. №6. С. 3-12.

4. Захаров В.М., Кларк Д.М. Биотест. Интегральная оценка здоровья экосистем и отдельных видов. – М.: Московское отд. Международного фонда «Биотест», 1993.

5. Захаров В.М. Здоровье среды: Концепция. – М.: Центр экологической политики России.

6. Захаров В.М. Критерии оценки стабильности развития в природных популяциях // ДАН СССР. 1981. Т. 258. №1. С. 254-256.

7. Захаров В.М. Асимметрия морфологических структур животных как показатель незначительных изменений состояния среды. Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. – Л.: Гидрометеоиздат, 1981. Т. 4. С. 59-66.

8. Захаров В.М., Крысанов Е.Ю. ред. Последствия Чернобыльской катастрофы: Здоровье среды. – М., 1996.

9. Захаров В.М., Чубинишвили А.Т., Баранов В.И., Борисов В.И., Валецкий А.В., Кряжева Н.Г., Чистякова Е.К. Здоровье среды: методика и практика оценки в Москве. – М.: Центр экологической политики России, 2001.

10. Захаров В.М., Чубинишвили А.Т., Дмитриев С.Г., Баранов А.С. Борисов В.И., Валецкий А.В., Крысанов Е.Ю., Кряжева Н.Г., Пронин А.В., Чистякова Е.К. Здоровье среды: практика оценки. – М.: Центр экологической политики России, 2000.

11. Palmer A.R., Strobeck C. Fluctuating asymmetry: measurement, analysis, patterns // Annual Review of Ecology and Systematics. 1986. №17. Р.391-421.

12. Palmer A.R., Strobeck C. Fluctuating Asymmetry Analyses Revisited. / Dep. of Biological Sciences Univ. of Alberta Edmonton. – Alberta, 2001 (in lit.).

13. Стрельцов А.Б., Логинов А.А., Лыков И.Н., Коротких Н.В. Очерк экологии города Калуги. – Калуга, 2000.

14. Стрельцов А.Б., Шпынов А.В., Гаркунов М.И. Организация биомониторинга в городе Калуге // Антропогенные воздействия и здоровье человека. Вып. 1. – Калуга, 1995. С.10-23.

15. Шпынов А.В. Сравнительный анализ некоторых биологических параметров и методов их обработки применительно к системе биомониторинга: Автореф. дис. … канд. биол. наук / КГПУ. – Калуга, 1998.

16. Тикунов В.С. Моделирование в картографии. – М.: МГУ, 1997.

17. Компьютерная биометрика / Под ред. В.Н. Носова. – М.: Изд-во МГУ,1990.