Контроль химических и биологических параметров окружающей среды
Форум для экологов
Форум для экологов
Ищу книгу. Контроль химических и биологических пар
Ищу книгу. Контроль химических и биологических пар
Сообщение Elza » 17 мар 2009, 01:49
Re: Ищу книгу. Контроль химических и биологических
Сообщение LIMS » 17 мар 2009, 01:49
Re: Ищу книгу. Контроль химических и биологических пар
Сообщение KrasotulKate » 26 фев 2013, 18:18
Re: Ищу книгу. Контроль химических и биологических пар
Сообщение аренда помещений » 09 июл 2014, 15:11
Ответственность
Форум «Форум для экологов» является общедоступным для всех зарегистрированных пользователей и осуществляет свою деятельность с соблюдением действующего законодательства РФ.
Администрация форума не осуществляет контроль и не может отвечать за размещаемую пользователями на форуме «Форум для экологов» информацию.
Вместе с тем, Администрация форума резко отрицательно относится к нарушению авторских прав на территории «Форум для экологов».
Поэтому, если Вы являетесь обладателем исключительных имущественных прав, включая:
— исключительное право на воспроизведение;
— исключительное право на распространение;
— исключительное право на публичный показ;
— исключительное право на доведение до всеобщего сведения
и Ваши права тем или иным образом нарушаются с использованием данного форума, мы просим незамедлительно сообщать нам по электронной почте.
Ваше сообщение в обязательном порядке будет рассмотрено. Вам поступит сообщение о результатах проведенных действий, относительно предполагаемого нарушения исключительных прав.
При получении Вашего сообщения с корректно и максимально полно заполненными данными жалоба будет рассмотрена в срок, не превышающий 5 (пяти) рабочих дней.
Наш email: eco@integral.ru
ВНИМАНИЕ! Мы не осуществляем контроль за действиями пользователей, которые могут повторно размещать ссылки на информацию, являющуюся объектом Вашего исключительного права.
Любая информация на форуме размещается пользователем самостоятельно, без какого-либо контроля с чьей-либо стороны, что соответствует общепринятой мировой практике размещения информации в сети интернет.
Однако мы в любом случае рассмотрим все Ваши корректно сформулированные запросы относительно ссылок на информацию, нарушающую Ваши права.
Запросы на удаление НЕПОСРЕДСТВЕННО информации со сторонних ресурсов, нарушающей права, будут возвращены отправителю.
Контроль химических и биологических параметров окружающей среды. Энциклопедия «Экометрия»
Авторы: Под ред. проф. Исаева Л.К.
В этом уникальном справочнике впервые приведены систематизированные данные по экологическим и гигиеническим нормативам контроля параметров окружающей среды (воздух, вода, почва), методикам контроля, аппаратуре и вспомогательному оборудованию, средствам их метрологического обеспечения, государственным и международным стандартам.
Экологические новости
Мероприятия
Последние сообщения
Контактная информация
РЕДАКЦИЯ
Адрес: 105066, Москва,
Токмаков пер., д. 16, стр. 2
+7 (499) 267-40-10
E-mail: red@ecoindustry.ru
© 2004-2021 Издательский дом «Отраслевые ведомости». Все права защищены
Копирование информации данного сайта допускается только при условии указания ссылки на сайт
Настоящим, в соответствии с Федеральным законом № 152-ФЗ «О персональных данных» от 27.07.2006 года, Вы подтверждаете свое согласие на обработку компанией ООО «Концепция связи XXI век» персональных данных: сбор, систематизацию, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), использование, передачу в целях продвижения товаров, работ, услуг на рынке путем осуществления прямых контактов с помощью средств связи, продажи продуктов и услуг на Ваше имя, блокирование, обезличивание, уничтожение.
Компания ООО «Концепция связи XXI век» гарантирует конфиденциальность получаемой информации. Обработка персональных данных осуществляется в целях эффективного исполнения заказов, договоров и иных обязательств, принятых компанией в качестве обязательных к исполнению.
В случае необходимости предоставления Ваших персональных данных правообладателю, дистрибьютору или реселлеру программного обеспечения в целях регистрации программного обеспечения на Ваше имя, Вы даёте согласие на передачу своих персональных данных.
Компания ООО «Концепция связи XXI век» гарантирует, что правообладатель, дистрибьютор или реселлер программного обеспечения осуществляет защиту персональных данных на условиях, аналогичных изложенным в Политике конфиденциальности персональных данных.
Настоящее согласие распространяется на следующие персональные данные: фамилия, имя и отчество, место работы, должность, адрес электронной почты, почтовый адрес доставки заказов, контактный телефон, платёжные реквизиты. Срок действия согласия является неограниченным. Вы можете в любой момент отозвать настоящее согласие, направив письменное уведомление на адрес: podpiska@vedomost.ru с пометкой «Отзыв согласия на обработку персональных данных».
Обращаем Ваше внимание, что отзыв согласия на обработку персональных данных влечёт за собой удаление Вашей учётной записи с соответствующего Интернет-сайта и/или уничтожение записей, содержащих Ваши персональные данные, в системах обработки персональных данных компании ООО «Концепция связи XXI век», что может сделать невозможным для Вас пользование ее интернет-сервисами.
Давая согласие на обработку персональных данных, Вы гарантируете, что представленная Вами информация является полной, точной и достоверной, а также что при представлении информации не нарушаются действующее законодательство Российской Федерации, законные права и интересы третьих лиц. Вы подтверждаете, что вся предоставленная информация заполнена Вами в отношении себя лично.
Настоящее согласие действует в течение всего периода хранения персональных данных, если иное не предусмотрено законодательством Российской Федерации.
Контроль химических и биологических параметров окружающей среды
Биологический контроль окружающей среды включает две основные группы методов: биоиндикацию и биотестирование. Применение в качестве биоиндикаторов растений, животных и даже микроорганизмов позволяет проводить биомониторинг воздуха, воды и почвы.
Биоиндикация (bioindication) — обнаружение и определение экологически значимых природных и антропогенных нагрузок на основе реакций на них живых организмов непосредственно в среде их обитания. Биологические индикаторы обладают признаками, свойственными системе или процессу, на основании которых производится качественная или количественная оценка тенденций изменений, определение или оценочная классификация состояния экологических систем, процесса и явлений. В настоящее время можно считать общепринятым, что основным индикатором устойчивого развития в конечном итоге является качество среды обитания.
Биотестирование (bioassay) — процедура установления токсичности среды с помощью тест-объектов, сигнализирующих об опасности независимо то того, какие вещества и в каком сочетании вызывают изменения жизненно важных функций у тест-объектов. Для оценки параметров среды используются стандартизованные реакции живих организмов (отдельных органов, тканей, клеток или молекул) В организме, пребывающем контрольное время в условиях загрязнения, происходят изменения физиологических, биохимических, генетических, морфологических или иммунных систем. Объект извлекается из среды обитания, и в лабораторных условиях проводится необходимый анализ.
Контроль качества окружающей среды с использованием биологических объектов в последние десятилетия оформился как актуальное научно-прикладное направление. При этом необходимо отметить дефицит учебной литературы по этим вопросам и большую потребность в ней.
Принципы организации биологического мониторинга
Под экологическим качеством среды обитания человека понимают интегральную характеристику природной среды, обеспечивающую сохранение здоровья и комфортное проживание человека.
Поскольку человек адаптирован и может комфортно существовать только в современном биологическом окружении, в при родных экосистемах, понятие «экологическое качество среды» подразумевает сохранение экологического равновесия в природе (относительной устойчивости видового состава экосистем и со става сред жизни), которое и обеспечивает здоровье человека.
Антропогенные загрязнения действуют на живые организмы, и в том числе на человека, в самых различных сочетаниях, комплексно. Их интегральное влияние можно оценить только по реакции живых организмов или целых сообществ. Прогноз действия на человека загрязненной воды, химических добавок в пище или за грязненного воздуха правомочен, если в оценку токсичности входят не только аналитические методы, но и биологическая диагностика действия среды на животных. Кроме того, многие ксенобиотики (чуждые для биосферы вещества) накапливаются в организме, и в результате длительное воздействие даже малых концентраций этих веществ вызывает патологические изменения в организме. Наконец, известен парадоксальный эффект малых доз многих биологически активных соединений, когда сверхслабые дозы (ниже ПДК) оказывают на организм более сильное действие, чем их средние дозы и концентрации.
Универсальным показателем изменения гомеостаза тест-организма является состояние стресса при попадании из «чистой» среды в «загрязненную».
В биологии под стрессом понимается реакция биологической системы на экстремальные факторы среды (стрессоры), которые могут в зависимости от силы, интенсивности, момента и продолжительности воздействия более или менее сильно влиять на систему.
Стрессовое воздействие среды приводит к отклонению основных параметров организма от оптимального уровня.
В настоящее время оценка степени экологической опасности традиционно осуществляется путем определения в окружающей среде отдельных потенциально вредных веществ или воздействий и сравнения полученных результатов с законодательно установленными для них предельно допустимыми величинами.
Объектами мониторинга являются биологические системы и факторы, воздействующие на них. При этом желательна одновременная регистрация антропогенного воздействия на экосистему и биологического отклика на воздействие по всей совокупности показателей живых систем.
Биологический контроль окружающей среды, Мелехова О.П., Егорова Е.И., 2007
Биологический контроль окружающей среды, Мелехова О.П., Егорова Е.И., 2007.
В учебном пособии изложены теоретические основы и методология биологической диагностики окружающей среды.
Входящие в пособие лабораторные работы (более 40) содержат современные методы биоиндикации и биотестирования.
Книга по структуре и содержанию представляет собой основу практикума к таким дисциплинам, как «Экология» и «Биологический мониторинг», входящим в учебные планы многих специальностей биолого-экологической направленности.
Для студентов высших учебных заведений.
ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ БИОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА.
Под экологическим качеством среды обитания человека понимают интегральную характеристику природной среды, обеспечивающую сохранение здоровья и комфортное проживание человека.
Природная среда, в которой мы живем, формировалась в течение многих сотен миллионов лет. Современный лик Земли и состав основных сред обитания живых организмов — почвы, воздуха, воды — созданы и поддерживаются благодаря жизнедеятельности и взаимодействию мириадов живых существ. Искусственно создать полноценную среду обитания для человека не удается. Только биота (совокупность разнообразных живых организмов) поддерживает и регулирует качество среды — параметры, необходимые для жизни (температуру, влажность, солевой состав, соотношение газов в атмосфере, климат). Сейчас науке известны не менее 7 млн биологических видов, и ученые считают, что эта цифра составляет только часть от реально существующего разнообразия обитателей Земли.
Поскольку человек адаптирован* и может комфортно существовать только в современном биологическом окружении, в природных экосистемах, понятие «экологическое качество среды» подразумевает сохранение экологического равновесия в природе (относительной устойчивости видового состава экосистем и состава сред жизни), которое и обеспечивает здоровье человека.
Необходимо различать цели и способы нормирования и оценки качества среды обитания человека по основным физико-химическим параметрам, с одной стороны, и экологического прогноза будущего изменения состояния экосистемы и здоровья людей в условиях антропогенного пресса — с другой.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие 3
Введение 4
Глава 1. Принципы организации биологического мониторинга 6
Глава 2. Биоиндикация окружающей среды 13
2.1. Общие принципы использования биоиндикаторов 13
2.2. Особенности использования растений в качестве биоиндикаторов 15
2.3. Особенности использования животных в качестве биоиндикаторов 17
2.4. Особенности использования микроорганизмов в качестве биоиндикаторов 19
2.5. Симбиологические методы в биоиндикации 20
2.6. Области применения биоиндикаторов 21
2.6.1. Оценка качества воздуха 21
2.6.2. Оценка качества воды 22
2.6.3. Диагностика почв 24
2.7. Биологические индексы и коэффициенты, используемые при индикационных исследованиях 27
Глава 3. Биотестирование окружающей среды 33
3.1. Задачи и приемы биотестирования качества среды 33
3.2. Суть методологии биотестирования 34
3.3. Требования к методам биотестирования 34
3.4. Основные подходы биотестирования 35
3.4.1. Биохимический подход 35
3.4.2. Генетический подход 38
3.4.3. Морфологический подход 43
3.4.4. Физиологический подход 44
3.4.5. Биофизический подход 46
3.4.6. Иммунологический подход 49
3.5. Практическое применение методологии биотестирования 51
Глава 4. Лабораторные работы по основным методам биоиндикации и биотестирования окружающей среды 58
4.1. Оценка качества среды методами биоиндикации 59
4.1.1. Оценка качества воздуха 59
Лабораторная работа № 1. Биоиндикация загрязнения атмосферного воздуха с помощью лишайников 59
Лабораторная работа № 2. Сосна в качестве тест-объекта в радио- и общеэкологических исследованиях 69
Лабораторная работа № 3. Флуктуирующая асимметрия древесных и травянистых форм растений как тест-система оценки качества среды 74
Лабораторная работа № 4. Использование флуктуирующей асимметрии животных для оценки качества среды 80
4.1.2. Оценка качества воды 85
Лабораторная работа № 5. Определение общего микробного числа в водоеме 85
Лабораторная работа № 6. Биологический контроль водоема методом сапробности 89
Лабораторная работа № 7. Биологический анализ активного ила 96
Лабораторная работа № 8. Оценка трофических свойств водоема с использованием высших растений 106
Лабораторная работа № 9. Определение качества воды в пресноводном водоеме по видовому разнообразию макрофитов 113
Лабораторная работа № 10. Определение качества воды в пресноводном водоеме по видовому разнообразию зообентоса 118
4.1.3. Диагностика почв 122
Лабораторная работа № 11. Характеристика качества почвы с помощью растений-индикаторов 122
Лабораторная работа № 12. Лихеноиндикация рекреационной нагрузки на пригородные биоценозы 133
4.2. Оценка качества среды методами биотестирования 139
4.2.1. Биохимический подход 139
Лабораторная работа № 13. Лизоцимный микробиологический метод оценки состояния водных биоценозов 139
Лабораторная работа № 14. Метод привитой сополимеризации с использованием в качестве тест-объекта дафнии магна 142
Лабораторная работа № 15. Исследование нарушений развития эмбрионов водных животных с применением метаболического критерия 146
Лабораторная работа № 16. Биодиагностика почв по ферментативной активности 149
Лабораторная работа № 17. Биотестирование водоемов по уровню белков-металлотионеинов в мягких тканях двустворчатых моллюсков 156
4.2.2. Генетический подход 159
Лабораторная работа № 18. Тест-система Эймса для анализа мутагенной и канцерогенной активности химических соединений в окружающей среде 159
Лабораторная работа № 19. Аберрации хромосом в клетках корневой меристемы растений под действием мутагенов 167
Лабораторная работа № 20. Использование традесканции (клон 02) для оценки мутагенного и токсического действия факторов окружающей среды 174
Лабораторная работа № 21. Частота хромосомных аберраций в лимфоцитах периферической крови человека 182
Лабораторная работа № 22. Частота бинуклеарных клеток с микроядрами в культуре лимфоцитов человека после у-облучения 185
4.2.3.Морфологический подход 188
Лабораторная работа № 23. Биотестирование загрязнения воды с помощью ряски малой (Lemna minor L.) 188
Лабораторная работа № 24. Нарушение эмбрионального морфогенеза амфибий в условиях техногенного загрязнения среды 199
4.2.4. Физиологический подход 202
Лабораторная работа № 25. Определение качества воды по изменению биомассы хлореллы 202
Лабораторная работа № 26. Влияние токсикантов на кислородную продуктивность водорослей 209
Лабораторная работа № 27. Определение загрязнения среды тяжелыми металлами по ростовым свойствам отрезков колеоптилей 213
Лабораторная работа № 28. Изменение спонтанной двигательной активности инфузории спиростомы под влиянием антропогенных факторов 216
Лабораторная работа № 29. Проведение токсикологических исследований на дафниях 220
Лабораторная работа № 30. Биотестирование с использованием рыб 227
Лабораторная работа № 31. Сперматозоиды костистых рыб как тест-объект в эколого-эмбриологических исследованиях 230
Лабораторная работа № 32. Газохроматографический анализ биологической активности почв 237
4.2.5. Биофизический подход 240
Лабораторная работа № 33. Оценка потенциальной опасности химических веществ по их способности снижать фильтрационную активность гидробионтов 240
Лабораторная работа № 34. Оценка качества среды инструментальными методами с использованием фототрофных организмов 243
Лабораторная работа № 35. Измерение биолюминесцентной активности исследуемых образцов с использованием биосенсоров 246
Лабораторная работа № 36. Люминесцентный мониторинг древесных пород в условиях антропогенного стресса 250
Лабораторная работа № 37. Оценка токсичности воды по фильтрационной активности дафний, регистрируемой с помощью флуоресценции хлорофилла микроводорослей 253
4.2.6 Иммунологический подход 256
Лабораторная работа № 38. Исследование параметров врожденного иммунитета беспозвоночных животных в ответ на неблагоприятное воздействие. Реакция гемагглютинации 256
Лабораторная работа № 39. Исследование гуморальных факторов врожденного иммунитета беспозвоночных и позвоночных гидробионтов методом электрофореза 261
Лабораторная работа № 40. Определение концентрации белка в биологических жидкостях гидробионтов в ответ на изменение среды обитания 266
Лабораторная работа № 41. Определение концентрации лизоцима в биологических жидкостях гидробионтов в ответ на изменение среды обитания 270
Глава 5. Компьютерные технологии в биологическом мониторинге 274
5.1. Общие принципы применения компьютерной техники 274
5.2. Примеры преобразования данных 275
5.3. Пример обработки результатов 279
5.4. Работа с большими массивами данных 279
Термины, понятия и вопросы по биоиндикации и биотестированию 281.
Скачать djvu
Ниже можно купить эту книгу по лучшей цене со скидкой с доставкой по всей России. Купить эту книгу
Биологический контроль радиационно-химического воздействия на окружающую среду и экологическое нормирование ионизирующих излучений тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.01.01, кандидат наук Удалова, Алла Александровна
Оглавление диссертации кандидат наук Удалова, Алла Александровна
Глава 1. Существующие подходы к оценке состояния биоты в условиях 13 радиационного и техногенного воздействия
1.1 Биологические методы в контроле качества окружающей среды 1 з
1.1.1 Мониторинг антропогенных изменений в биосфере \
1.1.2 Биологический мониторинг как составная часть экологического мониторинга
1.1.3 Биотестирование окружающей среды ^
1.1.4 Биоиндикация окружающей среды
1.1.5 Растения в биологическом мониторинге
1.2 Хроническое действие радиационных и техногенных факторов на популяции 28 растений
1.2.1 Хроническое радиационное воздействие на популяции растений
1.2.2 Действие техногенного загрязнения на растения и их сообщества
1.3 Оценка сочетанного воздействия факторов радиационной и нерадиационной 47 природы на биологические объекты
1.3.1 Проблемы количественной оценки комбинированного действия факторов раз- 47 ной природы
1.3.2 Основные подходы к оценке сочетанного действия
1.3.3 Методы оценки сочетанного воздействия факторов радиационной и 54 нерадиационной природы
1.4 Экологическое нормирование состояния окружающей среды
1.4.1 Нормирование качества окружающей среды
1.4.2 Экологическое нормирование техногенных загрязнений
1.4.3 Общие принципы оценки риска техногенного воздействия для окружающей 65 среды
1.5 Радиационная защита биоты
1.5.1 Эволюция взглядов на проблему защиты биоты от действия ионизирующих 71 излучений
1.5.2 Основные направления развития методов оценки хронического 75 радиационного воздействия на биоту
Глава 2. Применение методов биотестирования для оценки экологической 84 обстановки на территориях, подвергающихся радиационно-техногенному воздействию
2.1 Использование Аллиум-теста для оценки качества окружающей среды
2.1.1 Обоснование выбора тест-организма g5
2.1.2 Стандартизация подходов к интерпретации результатов биотестирования
2.1.3 Методика биотестирования с использованием Allium сера
2.2 Оценка мутагенности и токсичности природных вод в районе размещения 93 хранилища радиоактивных отходов
2.2.1 Радиоэкологическая обстановка на изучаемой территории
2.2.2 Биотестирование поверхностных и грунтовых вод
2.2.3 Оценка потенциала генотоксической опасности Ю6
2.3 Оценка цито- и генотоксичности природных сред на территории с техногенно 107 повышенным уровнем естественной радиоактивности
2.3.1 Специфика радиоэкологической ситуации в Верхней Силезии
2.3.2 Оценка уровней загрязнения природных сред 1 j q
2.3.3 Результаты биотестирования подземных и поверхностных вод
2.3.4 Результаты биотестирования грунта и донных отложений
2.3.5 Ранжирование проб воды и грунта по цито-и генотоксичности
Глава 3. Изучение последствий хронического радиационного и техногенного 128 воздействия на популяции сосны обыкновенной
3.1 Использование сосны обыкновенной для биоиндикации радиационного и 128 техногенного воздействия на природные экосистемы
3.1.2 Сосна обыкновенная как организм-биоиндикатор
3.2 Методика исследований
3.3 Оценка последствий хронического радиационного воздействия на популяции 136 сосны обыкновенной на территориях, подвергшихся радиоактивному загрязнению в результате аварии на Чернобыльской АЭС
3.3.1 Радиоэкологическая обстановка на экспериментальных участках 13
3.3.2 Биоиндикационные исследования в популяциях сосны обыкновенной, 150 испытывающих хроническое радиационное воздействие
3.4 Цитогенетические эффекты и эколого-генетическая изменчивость в популяциях 160 сосны обыкновенной, испытывающих техногенное воздействие комплекса радиационно-опасных предприятий
3.4.1 Радиоэкологическая обстановка в районе г. Сосновый Бор
3.4.2 Цитогенетические эффекты в популяциях сосны обыкновенной
3.4.3 Временная динамика частоты цитогенетических нарушений
3.4.4 Внутрипопуляционная изменчивость цитогенетических показателей
3.4.5 Эколого-генетическая изменчивость цитогенетических показателей
Глава 4. Методология количественного анализа данных биологического 191 мониторинга и химико-аналитического контроля природных сред
4.1 Методика количественного анализа связи биологического эффекта с уровнями 191 радиоактивного и химического загрязнения при многокомпонентном воздействии
4.1.1 Снижение размерности признакового пространства
4.1.2 Выбор наилучшей регрессионной модели
4.2 Изучение зависимости цито- и генотоксичности природных вод от уровней 199 радиоактивного и химического загрязнения в районе размещения хранилища
4.2.1 Уменьшение числа предикторов
4.2.2 Наилучшие регрессионные модели
4.3 Количественный анализ зависимости результатов биотестирования природных 216 сред от уровней радиоактивного и химического загрязнения в Верхней Силезии
4.3.1 Зависимость цито- и генотоксичности природных вод от их загрязнения 216 радионуклидами и химическими веществами
4.3.2 Зависимость цито- и генотоксичности почв и донных отложений от их 224 загрязнения радионуклидами и химическими веществами
4.4 Анализ зависимостей между цитогенетическими эффектами в популяциях со- 233 сны обыкновенной и уровнями радиационного и химического воздействия на экспериментальных участках Брянской области
4.5 Перспективы дальнейшего развития методологии
Глава 5. Методология и методы экологического нормирования радиационного 249 воздействия на агроценозы
5.1 Анализ подходов к ограничению радиационного воздействия на биоту
5.1.1 Нормирование радиационного воздействия на природную среду в РФ
5.1.2 Методики оценки радиационного риска для природной среды
5.1.3 Оценка критических дозовых нагрузок на биоценоз
5.2 Методология оценки допустимого радиационного воздействия на агроэкоси- 266 стемы
5.3 База данных «Действие ионизирующих излучений на растения»
5.3.1 Структура базы данных
5.3.2 Анализ структуры и объема данных о радиобиологических эффектах у 286 сельскохозяйственных растений
5.4 Обоснование методических подходов к установлению допустимых уровней 289 радиационного воздействия на сельскохозяйственные растения
5.4.1 Оценка критических дозовых нагрузок по объединенному массиву экспери- 291 ментальных данных
5.4.2 Расчет критических дозовых нагрузок методом частных оценок
5.4.3 Сравнение эффективности двух способов оценки критических дозовых 320 нагрузок
5.5 Оценка допустимых уровней радиационного воздействия на агроценоз 322 Заключение 327 Выводы 242 Список литературы 344 Список сокращений 377 Приложения 37£
Рекомендованный список диссертаций по специальности «Радиобиология», 03.01.01 шифр ВАК
Биологический контроль радиационно-химического оздействия на окружающую среду и экологическое нормирование ионизирующих излучений 2011 год, доктор биологических наук Удалова, Алла Александровна
Использование частоты цитогенетических нарушений в вегетативных и репродуктивных органах Pinus Sylvestris L. для биоиндикации антропогенного загрязнения 2002 год, кандидат биологических наук Васильев, Денис Владимирович
Влияние хронического облучения на морфофизиологические показатели моллюска вида Bradybaena fruticum при радиоактивном загрязнении 90Sr 2018 год, кандидат наук Шошина Регина Ринатовна
Динамическое моделирование переноса радионуклидов в гидробиоценозах и оценка последствий радиоактивного загрязнения для биоты и человека 2008 год, доктор биологических наук Крышев, Александр Иванович
Радиационный контроль и мониторинг радиационно-опасных объектов в условиях мегаполиса 1999 год, кандидат биологических наук Левчук, Андрей Валентинович
Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Биологический контроль радиационно-химического воздействия на окружающую среду и экологическое нормирование ионизирующих излучений»
Сохранение среды обитания человека рассматривается сегодня в числе глобальных проблем современности, поэтому всесторонний контроль за состоянием биосферы и научно-обоснованная регламентация природоохранной деятельности превращаются в важные практические задачи. Существующая система контроля и ограничения негативного влияния на природную среду широко обсуждается специалистами разного уровня и в разных областях, которые сходятся во мнении о недостаточности гигиенической регламентации техногенных факторов, на практике ограничивающейся изучением влияния на человека и нормированием ограниченного числа контролируемых загрязняющих веществ. Становится все более очевидно, что будущее человечества неразрывно связано со здоровой средой обитания. Поэтому разработка принципов и методов оценки состояния биоценозов, контроля и ограничения негативного воздействия на представителей флоры и фауны, сохранения основных параметров стабильного развития природных и искусственных экосистем в условиях техногенеза становятся важными научными и практическими задачами, для успешного решения которых необходимо развитие методов биологического мониторинга и экологического нормирования.
дают рядом преимуществ, существенных в программах оценки качества среды обитания: прикрепленный образ жизни, широкое распространение, значимая роль в биоценозе, наличие чувствительных тест-систем, доступность и технологичность стандартных методик.
В области экологического нормирования техногенных воздействий стоит много нерешенных задач, одной из которых является регламентация радиационного воздействия на биоту. Для формирования адекватных представлений о потенциальной опасности атомной энергетики необходимо развитие методов диагностики, контроля и нормирования радионуклидов в природных средах, а также изучение последствий хронического радиационного воздействия на природные популяции. При этом в качестве неотъемлемой составляющей общей системы защиты живой природы от действия ионизирующих излучений должна рассматриваться радиационная защита аграрных экосистем.
Цель и задачи исследования. Целью работы являлось обоснование принципов и методов биологического контроля сочетанного радиационно-химического воздействия на окружающую среду с использованием растений, а также разработка методологии и методов экологического нормирования радиационного воздействия на примере агроценозов.
Для достижения поставленной цели было необходимо решить следующие задачи:
1. Изучить эффективность методов биотестирования с использованием растений для оценки мутагенности и токсичности природных сред на территориях, подвергающихся сочетанному радиационно-химическому воздействию.
2. Изучить последствия хронического радиационного и техногенного воздействия на природные популяции растений.
3. Разработать методологию количественного анализа данных биологического мониторинга и химико-аналитического контроля природных сред.
4. Разработать методологию, обосновать методы экологического нормирования ионизирующих излучений и оценить допустимые уровни радиационного воздействия на примере сельскохозяйственных растений.
Научная новизна. Оценка опасности сочетанного радиационно-химического воздействия на окружающую среду в разных радиоэкологических ситуациях проведена на единой методологической основе при совместном применении физико-химических и биологических методов контроля с использованием растений.
Продемонстрирована эффективность АШит-теста для оценки мутагенности и токсичности природных вод с повышенным содержанием тяжелых металлов и 908г из района расположения хранилища радиоактивных отходов; воды и грунта, содержащих техноген-но повышенные уровни естественных радионуклидов и химических веществ с территории
Верхнесилезского угольного бассейна, и проведено ранжирование образцов природных
сред с испытывающих радиационно-химическое воздействие территорий по их геноток-сичности.
Впервые в шестилетнем цикле наблюдений показано, что частота аберрантных клеток в корневой меристеме проростков семян из популяций сосны обыкновенной, более 20 лет произрастающих на подвергшейся радиоактивному загрязнению территории Брянской обл., достоверно превышает контрольный уровень и увеличивается в зависимости от плотности загрязнения почвы 137Сз, удельной активности шСз и 908г в шишках и расчетных значений поглощенной дозы в генеративных органах сосны.
Впервые показано наличие циклических изменений частоты цитогенетических нарушений во времени в фоновой популяции сосны обыкновенной, которые дестабилизируются в условиях техногенеза. Впервые изучена эколого-генетическая структура изменчивости цитогенетических показателей в популяциях сосны обыкновенной, произрастающей вблизи комплекса предприятий ядерной промышленности в Ленинградской обл., отмечено снижение вклада генетически детерминированной компоненты и уменьшение значимости семья-средовых взаимодействий в градиенте техногенного воздействия.
Разработана методика количественного анализа связи наблюдаемого биологического эффекта с уровнями радиоактивного и химического загрязнения при многофакторном воздействии и показана ее эффективность при анализе данных биотестирования и биоиндикации радиационно-химического загрязнения природных сред.
Создана база данных «Действие ионизирующих излучений на растения», содержащая количественные и качественные показатели радиационно-индуцированных эффектов у растений, полученные отечественными и зарубежными исследователями в лабораторных и полевых экспериментах с шестидесятых годов 20 века по настоящее время.
Предложена методология оценки допустимого радиационного воздействия на аг-роценозы. Разработаны и обоснованы методические подходы к определению критических доз и мощностей доз ионизирующих излучений при остром и хроническом облучении культурных растений и установлению допустимых уровней радиационного воздействия. Показано, что предельно допустимые дозовые нагрузки на агроценоз, приводящие к снижению показателей продуктивности сельскохозяйственных культур более чем на 50%, составляют не менее 130-150 и 7-13 Гр в случае острого облучения покоящихся семян и вегетирующих растений, соответственно, а уменьшение биологических показателей той же группы более чем на 10% при хроническом радиационном воздействии не ожидается при мощностях доз облучения менее 1-15 мГр/час.
Практинеская значимость. Полученные в диссертации результаты могут быть использованы для совершенствования существующей системы контроля состояния окружающей среды и регламентирования техногенного (включая радиационное) воздействия. Дополнение традиционной системы экологического мониторинга методами биотестирования и биоиндикации с использованием высших растений повышает надежность оценок экологического риска. АШит-тыт может эффективно применяться для диагностики ра-диационно-химического загрязнения. Унифицированная интерпретация результатов биологического тестирования путем создания стандартизованных шкал опасности токсических и мутагенных веществ позволит облегчить внедрение приемов биотестирования в процедуры экологического мониторинга, экспертизы и менеджмента.
Биоиндикация с использованием сосны обыкновенной позволяет получать оперативную информацию о негативном влияния химических и физических факторов до появления визуальных признаков поражения.
Предложенная методика количественного анализа связи наблюдаемых биологических эффектов с уровнями радиоактивного и химического загрязнения в условиях компонентного воздействия позволяет выявлять факторы, вносящие основной вклад формирование загрязнения окружающей среды и ответную реакцию биологических тем, создавать прогностические модели на базе наиболее существенных объясняющих переменных с учетом негомогенности загрязнения и вариабельности биологических параметров, учитывая нелинейные взаимодействия факторов. Методика применима для широкого круга радиоэкологических условий, спектров и уровней загрязняющих веществ, тест-
организмов или референтных видов, используемых для оценки опасности техногенного воздействия.
Разработанная методология определения допустимого радиационного воздействия на агроценоз, позволяющая количественно оценить критические и предельно допустимые дозовые нагрузки, является первым шагом на пути создания системы экологического нормирования ионизирующих излучений и радионуклидов. Предложенную методологию и методы оценки допустимых уровней радиационного воздействия можно адаптировать к разным компонентам агроэкосистем и перенести на естественные биоценозы или основные группы видов флоры и фауны.
Положения, выносимые на защиту.
1. Корректная оценка опасности сочетанного радиационно-химического воздействия на окружающую среду может быть получена только при совместном использовании физико-химических и биологических методов контроля.
3. Изучение цитогенетических эффектов в семенном потомстве Pinns sylvestris L. позволяет выявлять негативное воздействие на природные популяции растений при низких уровнях радиоактивного и радиационно-химического загрязнения. Длительное техногенное воздействие может приводить к увеличению частоты аберрантных клеток, дестабилизации временной динамики, снижению генетически детерминированной компоненты и нарушению структуры эколого-генетической изменчивости цитогенетических показателей в популяциях сосны обыкновенной.
4. Разработана методика количественного анализа связи биологического эффекта с уровнями радиоактивного и химического загрязнения, которая позволяет выявлять факторы, вносящие основной вклад в биологический ответ, и строить прогностические модели с учетом негомогенности загрязнения, вариабельности биологических показателей и возможного взаимодействия факторов.
5. Предложена методология экологического нормирования радиационного воздействия, позволяющая с единых позиций проанализировать совокупность имеющихся сельскохозяйственной радиологии данных об эффектах ионизирующих излучений у культурных растений в целях определения допустимых дозовых нагрузок на агроценозы.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы и результаты исследований были представлены на: II Радиобиологическом съезде (Москва, 1993), XXVI Конференции Европейского общества по радиационной биологии (Амстердам, 1994), II Международной конференции «Радиобиологические последствия аварий на атомных электростанциях» (Москва, 1994), X Международном конгрессе по радиационным исследованиям (Вюрцбург, 1995), V Международной научно-технической конференции «Чер-нобыль-96» (Зеленый Мыс, 1996), Международном симпозиуме по защите окружающей среды от действия ионизирующих излучений (Стокгольм, 1996), Всероссийской научной конференции «Научные основы ведения агропромышленного производства в условиях крупных радиационных аварий» (Обнинск, 1996), III Съезде по радиационным исследованиям (Москва, 1997), I Международной конференции по методам системного анализа «Биоиндикаторы» (Санкт-Петербург, 1997), Международном семинаре НАТО «Повреждения и репарация ДНК» (Анталия, 1997), Международной конференции «Малые дозы радиации: биологические эффекты и регулирование» (Севилья, 1997), Международной конференции по биодозиметрии (Обнинск, 1998), XI Международном симпозиуме по биоин-
дикаторам (Сыктывкар, 2001), IV Съезде по радиационным исследованиям (Москва, 2001), XIII Международном симпозиуме по микродозиметрии (Стреза, 2001), Международной конференции «Генетические последствия чрезвычайных радиационных ситуаций» (Москва, 2002), Международной конференции по радиоактивности в окружающей среде (Монако, 2002), Международной конференции «Генетические последствия радиационных аварий» (Москва, 2002), Международной конференции «Экологическая стандартизация и эквидозиметрия для радиоэкологии и экологии» (Киев, 2002), III Съезде по радиационным исследованиям (радиобиология и радиоэкология) (Киев, 2003), Международной конференция «Стационарные лесоэкологические исследования: методы, итоги, перспективы» (Сыктывкар, 2003), Международной конференции «Экологическая и информационная безопасность» (Москва, 2003), Международной конференции по защите окружающей среды от действия ионизирующих излучений (Стокгольм, 2003), Международной конференции «ЭКОРАД» (Экс-Прованс, 2004), Международной конференции «Проблемы радиоэкологии леса. Лес. Человек. Чернобыль» (Гомель, 2004), Международной конференции «Экотоксикология, оценка экологического риска и комбинированное действие» (Порос,
2004), III Международной конференции по экологической химии (Кишинев, 2005), II Региональной научной конференции «Техногенные системы и экологический риск» (Обнинск, 2005), VII Международном симпозиуме по радиационной защите (Кардифф, 2005), Международном семинаре «Поведение и действие устойчивых поллютантов в агроэкоси-стемах» (Пулави, 2005), Всемирном конгрессе ЭКОТОКС (Брно, 2005), Международной конференции «Современные проблемы генетики, радиобиологии, радиоэкологии и эволюции» (Ереван, 2005), II Международной конференции по радиоактивности в окружающей среде (Ницца, 2005), III Международной конференции «Генетические последствия чрезвычайных радиационных ситуаций» (Дубна, 2005), III Международном симпозиуме «Хроническое радиационное воздействие: медико-биологические эффекты» (Челябинск,
2005), Международной конференции «Радиоактивность после ядерных взрывов и аварий» (Санкт-Петербург, 2005), III Региональной научной конференции «Техногенные системы и экологический риск» (Обнинск, 2006), III Международной конференции «Металлы в окружающей среде» (Вильнюс, 2006), V Съезде по радиационным исследованиям (Москва,
2006), Международном научном семинаре «Радиоэкология чернобыльской зоны» (Славу-тич, 2006), IX Российской научной конференции «Радиационная защита и радиационная безопасность в ядерных технологиях» (Обнинск, 2006), II Региональном конгрессе Международного агентства по радиационной защите стран Азии и Океании (Пекин, 2006), III Международный симпозиуме «Проблемы биохимии, радиационной и космической биоло-
Результаты, полученные в диссертационной работе, использованы при выполнении научно-исследовательских работ по заданиям Российской академии сельскохозяйственных наук, в рамках ФЦП «Ядерная и радиационная безопасность России» (контракты №№ 1.30.02.16/5, 1.30.03.16/7, 1.30.04.16/7, 1.30.05.16/7) и проектов РФФИ (№№ 05-04-96721, 08-04-00631, 11-04-97524, 11-08-00430, 11-04-00670), при разработке регламентирующих документов (Методика оценки экологических последствий техногенного загрязнения агроэкосистем. М.: Россельхозакадемия, 2004; Научные основы
нормирования воздействия техногенных факторов различной природы на компоненты агроэкосистем. Обнинск: ВНИИСХРАЭ, 2009), внедрены в образовательный процесс в ИАТЭ НИЯУ МИФИ (курсы «Методы биологического контроля природной среды» для специальности 020801 «Экология» и «Экологическая и биологическая информатика» для специальности 020803 «Биоэкология»).
Личный вклад автора. Автор принимала личное участие в выполнении всех этапов работы, а именно: формулировке проблем, постановке целей и задач, планировании и проведении экспериментальных исследований, обосновании методических подходов, разработке методов и проведении анализа экспериментальных материалов, интерпретации полученных результатов, подготовке отчетов и публикаций.
Публикации. По материалам исследований опубликованы 133 работы, в том числе
29 статей в изданиях, рекомендуемых ВАК.
Структура и объем диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, выводов, списка литературы и семи приложений. Работа изложена на 434 стр., содержит 64 рисунка и 84 таблицы. Список литературы включает 547 работ (307 на русском и 240 на иностранном языках).
Благодарности. Автор выражает искреннюю признательность научному консультанту, д.б.н., профессору Гераськину С.А. за постоянную поддержку, помощь и ценные советы не только в период подготовки диссертационного исследования, но на протяжении почти 20 лет совместной работы; всему коллективу лаборатории экотоксикологии растений за многолетнее плодотворное сотрудничество, поддержку и обсуждение результатов исследований, в особенности к.б.н. Дикареву В.Г. и к.б.н. Дикаревой Н.С., благодаря опыту и неутомимости которых были получены основные экспериментальные данные, легшие в основу диссертации; д.б.н., профессору Ульяненко J1.H., д.б.н. Спирину Е.В., д.б.н. Спиридонову С.И. и другим сотрудникам ВНИИСХРАЭ, а также коллегам из других научных организаций, совместная работа с которыми в разные годы и заинтересованное обсуждение полученных результатов оказали неоценимое влияние на взгляды автора, д.б.н., академику Алексахину P.M. за пристальное внимание с первых дней моей работы во ВНИИСХРАЭ, моральную поддержку и организационную помощь при подготовке к защите диссертации.
ГЛАВА 1. СУЩЕСТВУЮЩИЕ ПОДХОДЫ К ОЦЕНКЕ СОСТОЯНИЯ БИОТЫ В УСЛОВИЯХ РАДИАЦИОННОГО И ТЕХНОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ
1.1. Биологические методы в контроле качества окружающей среды
В условиях растущих антропогенных нагрузок актуальной является не только задача сохранения природной среды и человека, как одного из ее компонентов, но и более сложный вопрос об оптимальном использовании ресурсов биосферы (Израэль, 1979). Для решения этой задачи особенно важна объективная информация о фактическом состоянии окружающей среды и научно обоснованный прогноз ее состояния в будущем. Получение такой информации является основной целью мониторинга окружающей природной среды как комплексной системы долгосрочных наблюдений для 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 (Израэль, 1979). Задачами мониторинга антропогенных изменений окружающей природной среды являются: наблюдение за факторами, воздействующими на природную среду, и ее состоянием; оценка фактического состояния природной среды; прогноз состояния природной среды в будущем; определение степени антропогенного воздействия на окружающую среду; выявление источников и факторов воздействия.
1.1.2. Биологический мониторинг как составная часть экологического мониторинга. Для решения задач экологического мониторинга могут использоваться как физико-химические, так и биологические методы (табл. 1.1).
Физико-химический или геофизический мониторинг на сегодняшний день является преобладающим в системе оценки качества окружающей среды. Он осуществляется путем измерения ряда физических характеристик среды (температуры, влажности и т.д.) и отбора проб воздуха, воды и почвы для определения содержания в них ЗВ в лабораторных условиях. Однако большинство методов химического анализа ориентировано на количественную оценку концентраций определенных соединений и их метаболитов, что делает необходимым знание состава загрязняющих окружающую среду веществ a priori. Количество присутствующих и вновь образующихся в окружающей среде ЗВ всегда значительно больше, чем могут идентифицировать существующие средства и методы контроля. Концентрации многих токсикантов часто оказываются ниже пределов обнаружения, что не исключает возможности их прямого или модифицирующего действия на биологическую систему. Инструментальные методы измерения содержания поллютантов в компонентах среды не могут гарантировать достоверной оценки экологической опасности, сколь бы широким не был спектр анализируемых веществ. Ведь важны не сами уровни загрязнения, а те биологические эффекты, которые они вызывают и о которых не может дать информацию даже самый точный химический и физический анализ. Более того, современный уровень знаний практически не позволяет предсказать синергические и антагонистические эффекты, возникающие при совместном действии разных факторов. Таким образом, методы мониторинга ЗВ предоставляют исчерпывающую характеристику фактора, но позволяют лишь косвенно судить о его действии на живую природу.
Объектами биологического мониторинга являются биологические системы и фак-Таблица 1.1, Физико-химические и биологические методы в оценке токсичности среды