Биологические наблюдения в мониторинге атмосферного воздуха

Поскольку растения в целом обладают относительно высокой чувствительностью к воздействию некоторых загрязняющих веществ, их можно использовать в качестве индикаторов для выявления загрязнения и определения его уровня, а также при осуществлении мониторинга состояния загрязнения атмосферы. Если растения способны накапливать загрязняющие вещества без изменения их химического состава за счет процессов метаболизма, и если эти аккумулированные вещества могут быть легко идентифицированны в образцах растения , то такие виды растений можно использовать как накопители загрязняющих веществ.

Использование растений чрезвычайно удобно для определения уровня, а иногда и состава загрязняющих веществ, что дает возможность осуществлять мониторинг эффектов воздействиязагрязняющих веществ.

Для такого мониторинга чрезвычайно важно соблюдение следующих условий:

- воздействия должны приводить к заметной реакции растения на загрязнение воздуха;

- эффекты воздействия должны характеризоваться специфическими симптомами, свойственными воздействию индивидуальных загрязняющих веществ;

- эффекты воздействия должны хорошо воспроизводиться при использовании растений генетически подобных популяций;

- растения должны быть очень чувствительны даже к весьма низким концентрациям загрязняющих веществ;

- растения должны хорошо развиваться и быть устойчивыми к заболеваниям, воздействию насекомых.

В настоящее время известно несколько типов эффектов воздействия загрязнения воздуха на растения.

Мониторинг биологических эффектов воздействия загрязнения воздуха на растительность с использованием индикаторных и аккумулирующих видов растений применяется для оценки воздействия в локальном, региональном и национальном масштабах.

При локальном мониторинге растения используют для оценки влияния одного или группы источников загрязнения воздуха на урожай садовых, сельскохозяйственных, лесных и дикорастущих растений. Такие же индикаторы и накопители могут быть использованы для обоснования требований по возмещению экономического ущерба.

Использование системы мониторинга в региональном или национальном масштабах позволяет оценить биологические эффекты воздействия загрязнения воздуха на растительность, их пространственно-временное распределение на значительной территории, выделить основные районы внутри региона либо государства, подверженные воздействию загрязнения воздуха, выполнить сравнения состояния различных территорий по степени воздействия на них загрязняющих веществ.

При проведении прдолжительных наблюдений также возможно изучение тенденций изменчивости эффектов воздействия загрязнения, повторяемости эпизодов значительного загрязнения воздуха, например, влияние максимальных концентраций озона, регистрируемых летом, на состояние растительности.

В каждом случае выбор определенного вида растений и условий, при которых проводятся наблюдения, должны соответствовать цели исследования. Если известен тип вещества, вначале необходимо выбрать вид растения, обладающего особой чувствительностью к воздействию этого вещества. Если состав воздуха неизвестен, целесообразно последовательно использовать различные виды растений, обладающих высокой чувствительностью к действию различных загрязняющих веществ.

Основной проблемой использования растений-биоиндикаторов для мониторинга воздействий загрязнения является оценка эффекта одновременного воздействия на растения нескольких загрязняющих веществ, находящихся в воздухе. Воздействие двух или нескольких загрязняющих веществ может быть аддитивным, антагонистическим или синергетическим. Это означает, что интенсивность воздействия сочетания загрязняющих соединений может быть равной, меньшей или превышающей сумму интенсивности воздействия каждого вещества в отдельности при одних и тех же концентрациях и внешних условиях. Более того, интенсивность суммарных эффектов может быть различной для смеси одних и тех же загрязняющих веществ, но отличающихся соотношением между концентрациями поллютантов в смеси, периодом воздействия, значениями уровня концентраций.

При отсутствии необходимой информации о составе загрязняющих веществ и их концентрациях чрезвычайно трудно интерпретировать эффекты воздействия смеси этих веществ на растительность. По этой причине идеальное растение-индикатор должно обладать исключительной чувствительностью к действию только одного загрязняющего вещества. Поскольку такими свойствами не обладает подавляющее большинство растений, среди индикаторных видов целесообразно выбирать такие, которые бы обладали возможно большей чувствительностью к воздействию только одного вещества.