Наземные методы экологического контроля

Система оценки степени и контроля загрязнения ат­мосферного воздуха, водоемов и почвы, основанная на учете состоя­ния соответствующих экосистем, называется биоиндикацией. Методы биоиндикации основываются преимущественно на двух принципах: регистрации обнаружения характерных организмов (биоиндикаторов) и анализе видовой структуры биоценозов.

Биоиндикатор (indicator — указатель) — организм, вид или сооб­щество, по наличию, состоянию и поведению которого можно с боль­шой достоверностью судить о свойствах среды, в том числе о присут­ствии и концентрации загрязнителей.

В целях биоиндикации используются низшие и высшие растения, микроорганизмы, различные виды животных. Так, чрезвычайно чут­кими индикаторами загрязнения воздуха, учитывая особенности их биологии и физиологии, служат лишайники и мхи. Массовая гибель лишайников вызывается относительно малым уровнем загрязнения воздуха диоксидом серы. Именно по этой причине, как считают спе­циалисты, в окрестностях крупных промышленных городов ряда за­падноевропейских стран почти полностью исчезли многие виды ли­шайников. В странах Скандинавии в качестве индикатора загрязне­ния атмосферного воздуха тяжелыми металлами используют сфагновые мхи.

В целях определения экологического состояния водоемов исполь­зуют результаты гидробиологических наблюдений, которые дают наи­более полную информацию. Биоиндикация загрязнения водоемов включает большой набор показателей, охватывающих основные тро­фические уровни водной экосистемы: фитопланктон, зоопланктон, бентос и другие. При этом суммирующими (интегральными) показа­телями, которые способны охарактеризовать общий уровень за­грязнения вод всем комплексом токсичных веществ и, следователь­но, опасность водной среды для гидробионтов, являются битестовые (токсикологические) показатели. Соответствующий токсикологичес­кий анализ проводится с помощью приемов и методов биотестирова­ния токсичности.

Условно биологические методы можно разделить на методы биоиндикации вод и биотестирования.

Методы биоиндикации позволяют получить данные, которые ха­рактеризуют отклик водных биоценозов на то или иное антропоген­ное воздействие. Правда, указанный отклик формируется за опреде­ленный, подчас длительный промежуток времени. Поэтому, страдая определенной консервативностью, данный метод не позволяет выя­вить возможные адаптационно-приспособительные изменения в вод­ных сообществах.

В отличие от биоиндикации, методы биотестирования представля­ют собой характеристику степени воздействия на водные биоценозы. Указанные методы позволяют получить достаточно надежные данные о токсичности конкретной пробы загрязненной воды, чем приближают­ся к химическим. Но в отличие от последних они позволяют реально оценить токсические свойства воды, обусловленные наличием комп­лекса загрязняющих химических веществ.

Биотестирование ныне является основным приемом в разработке ПДК химических веществ в воде. При этом определяют такие пара­метры, характеризующие токсичность, как ЛК₅₀ (летальная концент­рация для 50% тест-организмов), ЭК₅₀ (эффективная концентрация для 50% тест-организме в), МНК (максимально недействующая кон­центрация), ОБУВ (ориентировочно безопасный уровень воздействия), ОТД (острое токсическое действие), ХТД (хроническое токсическое действие) и ЛВ₅₀ (время гибели 50% тест-организмов).

Биотестирование применяют при оценке токсичности промышлен­ных сточных вод на разных этапах их очистки, особенно при внедре­нии новых технологий, а также для разработки ПДС предприятий. Последние, как известно, включены в экологический паспорт пред­приятия. «Правилами охраны поверхностных вод» (1991 г.) биотести­рование введено как обязательный элемент контроля указанных вод (озер, рек и т.д.). Его показатели включены в перечень показателей для выявления зон чрезвычайной экологической ситуации и зон эколо­гического бедствия.

Химические методы контроля окружающей среды. Методы анали­за, используемые в современных лабораториях, занимающихся конт­ролем окружающей среды, включают множество вариантов оптичес­ких методов анализа (например, спектрофотометрию в видимой, УФ-и ИК-областях), методов разделения на основе газовой, жидкостной и тонкослойной хроматографии, радиометрических методов (приме­няются ограниченно, так как требуют специально подготовленных лабораторий) и электрохимических методов, таких как вольтамперометрия и ионометрия, имеющих определенные преимущества с точки зрения низкой стоимости и необходимых расходов на эксплуатацию приборов.

Радиометрические методы занимают особое положение среди мето­дов, используемых для аналитического контроля окружающей природ­ной среды. Их использование в лабораториях контроля загрязнений окружающей среды ограничено, так как эти методы требуют специаль­ного оборудования и соблюдения множества требований безопасности. Однако в тех случаях, когда другие методы анализа не могут быть ис­пользованы, в основном из-за очень высоких требований к пределам обнаружения, применяют радиометрические. Например, дня определе­ния следов элементов в биологических материалах используют изотоп­ный стехиометрический анализ или нейтронно-активационный метод.

Большое значение приобрел метод меченых атомов. Этим мето­дом исследуют эффективность различных приемов внесения удобре­ний в почву, пути проникновения в организмы микроэлементов, на­несенных на листья растений.