Биологический мониторинг и биотестирование объектов природной среды

Федеральное государственное  автономное

образовательное учреждение

высшего профессионального  образования

«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ»

Институт фундаментальной  биологии и биотехнологии

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

Биологический мониторинг и биотестирование объектов природной среды

 

 

 

Преподаватель                     __________               Бояндин А.Н.

                                                       подпись, дата                          

 

          Студент   ББ09-01Б       __________     Андронов К. Ю.                     подпись, дата     

 

 

 

 

 

 

Красноярск 2013

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………3

1 ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ  МОНИТОРИНГ…………………………………………..5

1.1 Классификация  систем мониторинга………………………………...7

1.2 Службы мониторинга…………………………………………………8

2 БИОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ………………………………………….11

3 БИОТЕСТИРОВАНИЕ  ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ…………………………..16

3.1 Биотестирование  качества воды……………………………………..20

3.2 Биотестирование загрязнения воздуха………………………………22

ЗАКЛЮЧЕНИЕ …………………………………………………………………...25 
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ……………………………...26

 

ВВЕДЕНИЕ

Прогнозировать будущее  как отдельных экосистем, так  и всей биосферы позволяет экологический мониторинг - система слежения и контроля за состоянием сообществ и популяций живых организмов. Биологический мониторинг - экологический мониторинг, основанный на наблюдении за реакцией живых организмов на загрязнение окружающей среды. Наблюдения за отдельными видами живых существ и состоянием некоторых сообществ — часто самый простой путь оценки изменений в экосистеме в целом. Изменение морфологии особей, численности, распределения видов и экологических групп обычно четко отражает перестройки на экосистемном уровне, в том числе в результате деятельности человека.

Биологический мониторинг может осуществляться на разных уровнях. Одним из них является глобальный, охватывающий всю Землю и все типы экосистем. В рамках программы ООН по окружающей среде существует Глобальная система природоохранного мониторинга, в которой в компьютеризованном виде собираются различные данные, характеризующие состояние природы. Для получения данных используется специальное наземное и космическое оборудование. Передача данных осуществляется по быстродействующим линиям связи. Современные методы анализа информации уже позволяют оценить характер изменения загрязненности в различных районах. Национальные и региональные системы биологического мониторинга собирают данные для какого-то конкретного участка земной поверхности.

Основными методами биологического мониторинга являются биоиндикация и биотестирование.

Биоиндикация - использование биологических объектов для оценки состояния экосистем. Многие физико-химические методы достаточно трудоемки. Но если наблюдать за изменениями состояния многих животных и растений, а также их популяций и сообществ, можно установить, как меняется их окружающая среда и даже прогнозировать эти изменения. Основой биоиндикации является то, что каждый вид имеет определенные пределы существования — область толерантности. Индикаторные виды в силу своих генетических, физиологических, анатомических и поведенческих особенностей способны существовать в узком интервале определенного фактора, указывая своим присутствием на наличие этого фактора в живой среде. Применение в качестве биоиндикаторов растений, животных и микроорганизмов позволяет проводить биомониторинг воздуха, воды и почвы. Благодаря специальным индексам и коэффициентам результаты биоиндикации оказываются достоверными и сопоставимыми.

Биотестирование - процедура установления токсичности среды с помощью тест-объектов, сигнализирующих об опасности независимо от того, какие вещества и в каком сочетании вызывают изменения жизненно важных функций у тест-объектов. Благодаря простоте, оперативности и доступности биотестирование получило широкое признание во всем мире и его все чаще используют наряду с методами аналитической химии.

 

 

1 ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ

 

Мониторинг  окружающей природной среды представляет собой комплексную систему долгосрочных наблюдений с целью оценки и прогноза изменений состояния биосферы или  ее отдельных компонентов под влиянием антропогенных воздействий, предупреждения о создающихся критических ситуациях, вредных или опасных для здоровья людей, других живых организмов и их сообществ. [2, 10, 12]

Экологический мониторинг нужно отличать от экологического контроля - системы мер, направленной на предотвращение, выявление и пресечение нарушения законодательства в области охраны ОС, обеспечение соблюдения субъектами хозяйственной и иной деятельности требования, и том числе нормативов и нормативных документов в области охраны ОС.

Термин «мониторинг» официально введен в науку на Стокгольмской конференции ООН по окружающей среде в 1972 г. Через два года в столице Кении     г. Найроби состоялось первое межправительственное совещание по мониторингу. На совещании было решено уделить первостепенное внимание  мониторингу загрязнения ОС на трех уровнях – локальном, региональном и глобальном. С 1974 г. понятие «мониторинг» вводится в русскую литературу Ю.А.Израэлем. С самого начала в трактовке мониторинга проявились две точки зрения.

Многие зарубежные исследователи предлагали осуществлять систему непрерывных наблюдений одного или нескольких компонентов  ОС с заданной целью и по специально разработанной программе. Другая точка  зрения, высказана Ю.А.Израэлем. Он предлагал  понимать под мониторингом только такую комплексную систему наблюдений, оценки и прогноза, которая позволяет выделить частные изменения состояния биосферы, происходящие только под влиянием антропогенной деятельности (т.е. мониторинг антропогенных изменений).

Альтернативная концепция была предложена в 1975 г. И.П.Герасимовым. Он придавал мониторингу также и функции управления. Но это было нецелесообразно, так как функциями управления обычно занимаются органы государственной и местной власти. В связи с этим практическое воплощение нашла концепция Ю.А.Израэля.

Во всех концепциях в качестве объектов мониторинга  рассматриваются экосистемы, находящиеся  под действием антропогенных  факторов. Экосистемы, не испытывающие антропогенных воздействий, также  представляют интерес. Они являются точкой отсчета или эталоном для сравнения с экосистемами, измененными под воздействием человеческой деятельности.

Важнейшей частью мониторинга ОС является мониторинг антропогенных загрязнений. Ему  уделяется основное внимание.

Главная цель мониторинга – наблюдение за состоянием окружающей природной среды и уровнем ее загрязнения, а также информационное обеспечение управления природоохранной деятельностью и экологической безопасностью. Необходимо также своевременно оценить последствия антропогенного воздействия. Мониторинг – это не только слежение и оценка факторов, но и экспериментальное моделирование, прогноз и рекомендации по управлению состоянием ОС.

Задачи мониторинга:

- организация  систематических наблюдений за  изменением биосферы;

- оценка наблюдаемых изменений, выявление антропогенных эффектов;

- прогноз и  определение тенденций в изменении  биосферы.

 

1.1 Классификация систем мониторинга

 

Существуют  различные подходы к классификации  мониторинга. Например, по территориальному принципу, по факторам и источникам воздействия, по природным средам, за которыми ведется наблюдение и др. (табл. 1).

 

Таблица 1 - Классификация  систем (подсистем) мониторинга

Принцип классификации	Существующие  или разрабатываемые системы (подсистемы) мониторинга
1.Универсальные системы	Глобальный  мониторинг (базовый, региональный, импактный  уровни) Национальный  мониторинг Межнациональный мониторинг
2.Реакция основных составляющих биосферы	Геофизический мониторинг Биологический мониторинг Экологический мониторинг (включая вышеназванные)
3.Различные среды	Мониторинг  загрязнений и изменений в  атмосфере, гидросфере, почве, загрзнений биоты
4.Факторы и источники воздействия	Ингредиентный мониторинг (радиоактивных продуктов, шумов) Мониторинг  источников загрязнения
5.Острота и глобальность проблемы	Мониторинг  океана Мониторинг  озоносферы Мониторинг  генетический
6.Методы наблюдений	Мониторинг  по физическим, химическим, биологическим  показателям Спутниковый (дистанционный) мониторинг
7.Системный подход	Медико-биологический мониторинг Экологический мониторинг Климатический мониторинг

 

Классификация систем мониторинга по территориальному принципу содержит следующие виды мониторинга ОС:

1.Глобальный, проводимый на всем земном шаре или в пределах одного-двух материков.

2.Национальный, проводимый на территории одного государства.

3.Региональный, проводимый на большом участке территории одного государства или сопредельных участках нескольких государств.

4.Локальный, проводимый на сравнительно небольшой территории города, водного объекта, района крупного предприятия.

5.«Точечный» мониторинг источников загрязнения, являющийся импактным локальным максимально приближенным к источнику поступления в ОС загрязняющих веществ.

Особое место  занимает фоновый мониторинг, цель которого состоит в получении эталона состояния ОС и ее изменения в условиях возможного антропогенного воздействия. Данные фонового мониторинга необходимы для анализа результатов всех видов мониторинга.  Сам фоновый мониторинг проводится в рамках глобального или национального мониторинга перед разработкой проекта или строительством крупного объекта.

По организационным  особенностям наблюдения выделяют международный, государственный, местный, общественный и ведомственный мониторинги. К  международному относятся системы  оценки прогноза, которые организованы межгосударственными организациями глобального характера, например, ООН или ее агентствами и комиссиями (ЮНЕСКО, ЮНЕП и т.п.). Мониторинг может осуществляться государственными и муниципальными (местными) службами. Промышленные и сельскохозяйственные предприятия, отрасли ведут ведомственный мониторинг. Экологический мониторинг могут организовать отдельные физические лица, общественные объединения граждан.

 

1.2 Службы мониторинга

 

 В  Российской  Федерации  находится  в   процессе  совершенствования  и функционирует  Единая  государственная  система  экологического  мониторинга (ЕГСЭМ), общее руководство которой осуществляет Госкомэкологии России. Эта организация  координирует  деятельность  всех  заинтересованных  ведомств  в области наблюдений за состоянием окружающей среды. При этом осуществляется мониторинг:

-  источников  антропогенного  воздействия   на  окружающую  природную среду, 

-  животного  и растительного мира;

-  наземной  фауны и флоры; 

- водной среды  водохозяйственных систем в местах водозабора и сброса сточных вод.

Мониторинг  лесов  осуществляет  Федеральная  служба  лесного  хозяйства России,  а  наблюдение  за  состоянием  земельного  фонда -  Госкомитет  РФ  по земельной  политике  России.  В  структуре  ЕГСЭМ  исключительно  важное  место принадлежит  гидрометеорологическому  мониторингу,  осуществление  которого возложено  на  гидрометеорологическую  службу (Росгидромет).  В  её  функции входит  наблюдение,  оценка  и  прогнозирование  состояния  атмосферы, почв, поверхностных вод,  суши,  морской среды,  сельскохозяйственных  культур и пастбищной  растительности,  околоземного  космического  пространства, трансграничного переноса загрязняющих  веществ.  Гидрометеорологическая служба  осуществляет  сбор  и  обобщение  гидрометеорологической  и гелиогеофизической информации, данных о метеорологических,  агрометеорологических и гидрологических явлениях и процессах, об изменении климата, о радиационной обстановке на поверхности Земли и  в околоземном космическом пространстве.  В  ее  обязанности  входит  предоставление  всем  заинтересованным организациям  сведений  об  опасных  природных  явлениях,  экстремальных загрязнениях  окружающей  среды.  В  России  с 1994  года  функционирует  система социально-гигиенического мониторинга. Эта система предусматривает:

-  получение   и  обработку  информации  государственных  и  отраслевых  систем наблюдения;

-  оценку  и прогнозирование  изменения   состояния  здоровья  населения,  окружающей природной,  производственной и социальной среды, социально-экономического развития,  а также данных  государственной статистики;

-  выявление   причинно-следственных  связей  между   состоянием  здоровья  и средой  обитания человека;

-  создание  информационно-аналитических сетей  и баз данных и др.

Информационный  фонд социально-гигиенического мониторинга  пополняется необходимой информацией  как  за  счет  деятельности  учреждений  самой  службы, так  и  за  счет  других  ведомств  в  рамках  ЕГСЭМ.  В  качестве  информационных показателей  для  социально-гигиенического  мониторинга  информационный  фонд наряду со многим другим содержит:

1. Базы данных, включающие наблюдения за:

- природно-климатическими  факторами; 

- источниками  антропогенного воздействия на  окружающую природную  среду:

- качеством  атмосферного воздуха;

- качеством  поверхностных и подземных вод; 

- качеством  почвы; 

2. Базы данных, содержащие наблюдения за радиационной  безопасностью. 

Информацию  об  экологической  обстановке  можно  получить  с  помощью  понятия «информационный  портрет  экологической  обстановки»  Это  понятие представляет  собой  совокупность  графически  пространственно  распределенных данных,  характеризующих  обстановку  на  конкретной  территории.  По  этим данным,  совместно  с  картоосновой местности, можно  получить  информацию  об экологической обстановке. Разрешающая способность информационного портрета зависит  от  иерархии  системы  и  масштаба  картоосновы.  Для  разработки информационного портрета экологической обстановки необходимы  данные:

-  источники   поступления  загрязняющих  веществ   в  окружающую  среду (выбросы   в  атмосферу,  сбросы  сточных   вод,  поверхностные  смывы  загрязняющих  и  биогенных   веществ,  внесение  загрязняющих  и  биогенных веществ  вместе  с  удобрениями  и  ядохимикатами,  места  захоронения  и складирования  промышленных  и  коммунальных  отходов,   техногенные  аварии,  переносы загрязняющих веществ - процессы атмосферного переноса, миграция в водной  среде,  процессы  ландшафтно-геохимического  перераспределения загрязняющих веществ); 

-  данные  о  состоянии  антропогенных  источников  эмиссии (расположение, мощность, гидродинамические условия  поступления в окружающую среду).