Фактори та параметри навколишнього середовища

 

Відомо, що сільськогосподарські бур’яни проростають на ґрунтах певної якості. Так, Teesdalia nudicaulis можна зустріти лише на кислих ґрунтах, тоді якMercurialis annua - на основних.

 

Розглянемо як приклад індикаторів евтрофікації водойм комах-кровососів. За перші роки існування водойми видовий склад комах характеризується наявністю кровососів: ґедзів (Tabanide), мокреців (Ceratopogonidae), комарів (Culicidae}.Протягом десяти років у замкнених водоймах накопичується велика кількість органічних забруднювачів. У мулі можна знайти личинок комарів з родиниTipulidae, в прибережній зоні - личинок ґедзів, мокреців і комарів (Culex, Aedes,Mansoni)}. Евтрофікація водойми врешті-решт призводить до зміни родуMansonia, Culiseta, скорочується кількість видів ґедзів; водночас фауна комах може бути представлена деякими видами з родини Mucidae, Ceratopogonidae,Culicidae (Culexpipiens, Aedes caspus та ін.).

 

Перевагами методів біоіндикації є те, що вони:

 

·  підсумовують біологічно важливі дані щодо навколишнього середовища;

 

·  здатні реагувати на короткочасні й залпові викиди токсикантів;

 

·  реагують на швидкість змін, що відбуваються в довкіллі;

 

·  вказують на місця накопичення забруднювачів та шляхи їх міграції;

 

·  дають змогу розробляти оцінки шкідливого впливу токсикантів на людину й живу природу на ранніх стадіях та нормувати допустиме навантаження на екосистеми.

 

 

 

До недоліків методів біоіндикації слід віднести те, що вони не дають інформації про об’єктивні, фізико-хімічні особливості стресового фактора, що діє; вони потребують, як правило, більшої повторності для отримання статистичне значущих результатів.

 

 

 

2. Біотестування

 

 Біотестування - використання організмів або угруповань організмів, чий вміст певних елементів або сполук, а також морфологічна, гістологічна або клітинна структура, метаболічні й біохімічні процеси, поведінка та популяційна організація дають інформацію щодо кількісної оцінки якості навколишнього середовища або змін цього середовища.

 

Тест-об’єкт - організм або угруповання організмів, за ступенем впливу на які судять про якість (наприклад, токсичність) середовища.

 

Тест-рєакція - фізіологічний або поведінковий відгук організму на зміну якості середовища.

 

Типові тест-об’єкти й тест-реакції, що використовуються під час біотестування, наведено в табл. 15.1.

 

Перевагами методів біотестування є висока чутливість, швидкодія, надійність, економічність, можливість створення автоматизованих систем збирання та обробки інформації.

 

До недоліків можна віднести відсутність кількісної оцінки всіх токсичних речовин, присутніх у середовищі, та можливої взаємодії окремих компонентів токсичних сполук, що містяться в суміші.

 

Якщо організми використовуються в природних умовах, методи біоіндикації або біотестування називають пасивними, якщо в лабораторних - активними.

 

 

 

2.1. Методи біотестування

 

Векторний метод біотестування ґрунтується на визначенні величини r і напрямку θ вектора R, що характеризується такими проекціями на осі N - вимірної системи координат: Х1/ХІс, Х2/Х2с, ..., XN/XNc (де Х1, Х2, ..., XN і Х1с, Х2с, ХNc – тест-реакції організмів, що перебувають під впливом токсиканта й контрольних організмів відповідно.

 

Автоматизована система біотестування мікроорганізмів може бути використана для оцінки якості води на основі реєстрації різних параметрів руху джгутикової водорості Euglena gracilis, зокрема гравітаксису, рухливості й швидкості руху клітин. Ці параметри чутливі до ряду токсичних сполук, присутніх у стічних водах. Схему приладу для автоматизованого біотестування водоростей наведено на рис. 15.1.

 

Вона складається з горизонтально розміщеного мікроскопа, кювети з водоростями, що рухаються у вертикальному напрямку, ССД-камери, комп'ютерної системи спостереження руху водоростей, обробки й аналізу параметрів руху. Процедура вимірювань передбачає пропускання через кювету стандартизованої клітинної суспензії, яку спочатку розбавляють контрольною водою, а потім замінюють водою з токсикантом. Система дає змогу протягом 6...10 хв. оцінити небезпечні рівні токсичності водного середовища.

Риби як тест-об’єкти. Забруднення водойм безпосередньо впливає на іхтіофауну. На стан і поведінку риб впливають суспендовані у воді речовини, рНсередовища, хімічні сполуки, важкі метали, пестициди, поверхнево-активні речовини. Вплив токсикантів на риб залежить від тривалості дії, типу токсиканта, показників якості води, видів риб та стадій їх життєвого циклу.

 

Основні методи біотестування з рибами як тест-об’єктами ґрунтуються на реєстрації таких тест-реакцій як поведінка, рухова активність, інтенсивність серцебиття та дихання, зміна рівня пігментації, порушення активності ферментів тощо. Розглянемо конкретні методи біотестування.

 

 

При відсутності токсикантів риби тримаються проти течії; мимовільному виходу риб з «житлової» зони заважає електричне поле, яке створюється електродами. Після підвищення токсичності води риби залишають цю зону, що фіксується фотоприймачами. Метод застосовано для контролю вод, що містять активний хлор, аміак, мідь, залізо, спирти, альдегіди, нафтоли, поверхнево-активні речовини, аміно- та нітросполуки.

 

Інший метод (рис. 15.3) передбачає реєстрацію електрокардіограми (ЕКГ) та електропневмограми (ЕПГ) риб, вміщених у контейнер з проточною водою, обладнаний електродами. Визначення рівня токсичності води полягає в порівняльному аналізі середніх значень ЕКГ і ЕПГ для груп риб у розчинах з токсикантом та в контрольній воді.

 

Схему дистанційної системи біотестування з використанням риб як тест - об’єктів наведено на рис. 15.4. Інформація щодо забруднення водойми, температури, рН та інших параметрів надходить на вхід бортового комп’ютера, звідки передається на центральний пункт спостереження та аналізу стану середовища.

 

 

Література:

 

1. Посудін Ю.І. Методи вимірювання  параметрів навколишнього середовища. - К.: Світ, 2003.- 288 с.

 

2. Посудін Ю.І. Фізика і біофізика  навколишнього середовища. - К.: Світ, 2000.- 303 с.

 

3. Ситник К.М., Брайон А.В., Гордецкий A.P., Брайон А.П. Словарь-справочник по экологии. - К.: Наукова думка, 1994. - 665 с.

 

4. Иванов В.И. Курс дозиметрии. –  М.: Энергоиздат, 1988. - 399 с.