<<
>>

Биотестирование загрязнений воздуха

Для оценки степени загрязнения окружающей среды широко применяется биологическое тестирование, получившее название активного мониторинга, при котором выявляют различные стрессовые воздействия с помощью тест-организмов, находящихся в стандартизированных условиях на исследуемой территории.

Под биотестированием в узком смысле понимается биологическая оценка качества воздуха, воды, почвы по реакции тест- организмов, помещаемых в испытываемую среду. В последнее время под биотестированием стали понимать регистрацию изменений любых биологических показателей (тест-функ- ций) под действием токсических веществ на выбранные тест-объекты в лабораторных и в полевых условиях. Значительный интерес представляют организмы, реагирующие на загрязнение среды изменением хорошо заметных визуальных признаков. При этом биоиндикаторы интегрируют биологически значимые эффекты загрязнения. Они позволяют определять скорость происходящих изменений, пути и места скопления в экосистемах различных токсикантов, делать выводы о степени опасности для человека и полезной биоты конкретных веществ или их сочетаний (Цаценко, Филипчук, 1997).

В зависимости от скорости проявления биоиндикаторных реакций выделяют несколько различных типов чувствительности тест-организмов: 1 тип - биоиндикатор проявляет внезапную и сильную реакцию, продолжающуюся некоторое время, после чего перестает реагировать на загрязнитель; 2 тип - биоиндикатор в течение длительного времени линейно реагирует на воздействие возрастающей концентрации загрязнителя; 3 тип - после немедленной сильной реакции биоиндикатора на загрязнитель наблюдается ее затухание, сначала резкое, затем постепенное; 4 тип - под влиянием загрязнителя реакция биоиндикатора постепенно становится все более интенсивной, однако, достигнув максимума, постепенно затухает; 5 тип - реакция и типы чувствительности неоднократно повторяются, возникает осцилляция биоиндикаторных параметров (Шуберт, 1988).

При проведении биоиндикации с помощью тест-организмов существенное значение имеет выбор стандартов для сравнения, которые делятся на абсолютные и относительные. К абсолютным стандартам относятся системы или организмы, свободные от воздействия загрязнителей; с искусственным исключением действия антропогенных факторов; слабо или вовсе не подверженные действию антропогенных факторов. Относительные стандарты включают эталонные объекты, испытывающие незначительное или изначально известное антропогенное воздействие.

Для объективной оценки состояния экосистем интерес представляют тест-организ- мы, реагирующие на комплекс загрязнителей. При этом накопление загрязняющих веществ не должно приводить к гибели тест-организмов, их численность должна быть достаточной для отбора; предпочтительны долгоживущие, одновозрастные и генетически однородные организмы; необходимо обеспечение легкости взятия проб и быстроты проведения тестирования; биотесты должны обеспечивать получение достаточно точных и воспроизводимых результатов с диапазоном погрешности измерений, не превышающим 20-30%; при выборе тест-организмов предпочтение следует отдавать регистрации функциональных, экологических, цитогенетических изменений отдельных индикаторных процессов биоты, а не только изменению ее структуры, численности или биомассы.

Биоиндикация загрязненности экосистем должна по возможности включать подбор индикаторов прогнозирования раннего воздействия; состояния биотических компонентов и экосистем в целом.

Для санитарного контроля и нормирования загрязнителей в экосистемах успешно применяют методы микробиологического тестирования. Они включают вирусологические и бактериологические исследования. С целью получения более полной информации об изменениях всех компонентов экосистемы используют систему взаимоперекрывающихся тестов. С этой целью она должна включать организмы на разных уровнях их организации и эволюции (вирусы, бактерии, грибы, растения, позвоночные животные и др.).

При активном мониторинге загрязнений воздуха оправдал себя метод организмов- уловителей (табл.

25). Для этой цели в тест-камеры помещаются особо чувствительные к загрязнениям воздуха растения или животные. В контрольную камеру поступает чистый отфильтрованный, а в экспериментальную камеру - неотфильтрованный воздух. Циркуля-

122

ция воздуха обеспечивается работой насоса. Заключения о качестве воздуха делают на основании отсутствия или наличия на тест-объектах в экспериментальных камерах характерных симптомов, возникающих под влиянием загрязнений.

При отсутствии тест-камер отобранные биоиндикаторы помещаются в экспериментальное помещение и спустя некоторое время обследуются на воздействие на них загрязнения.

Табак Nicotiana tabacum Bel W 3 как тест-объект для загрязнения воздуха озоном

Этот сорт табака был выведен специально для биоиндикации. Он очень восприимчив к содержанию озона (03) в воздухе. Уже при слабом воздействии 03 через несколько дней на листьях табака образуются некротические пятна серебристого цвета. Для сравнения одно-

Компоненты

загрязнений

Биоиндикаторы Симптомы
1 2 3
Фтористый водород (НР) Гладиолус (Gladiolus gandaven- sis cv. Snow Princess, Flowersong) Тюльпан (Tulipa gesneriana cv. Blue Parrot, Preludium)

Касатик (Iris germanica) Петрушка кудрявая (Petro- selinum crispum var vulgare)

Пчела медоносная (Apis mel- lifera)

Некрозы верхушек и краев листьев. Накопление фтора в сухом веществе

Заболевание и гибель

Озон (03) Табак (Nicotiana tabacum cv. Bel W 3)

Шпинат (Spinacia oleracea cv. Subito, Dynamo)

Соя (Glycine max)

Некротические пятна серебристого цвета на верхней стороне листа

Некрозы верхней стороны листьев

Пероксиацетилнитрат Крапива жгучая (Urtica urens ) Мятлик однолетний (Poa annua ) Полосчатые некрозы на нижней стороне листьев

Полосчатые некрозы листьев

Двуокись серы (302) Люцерна (Medicago sativa cv.
Du Purts)

Гречиха (Fagopyrum esculentum ) Подорожник большой (Plantago major )

Горох (Pisum sativum )

Клевер инкарнатный (Trifolium incarnatum )

Trebouxia sp.

Тля (Aphis sambuci )

Личинки синей мухи красноголовой (Calliphora erythrocephala)

Межжилковые некрозы и хлорозы

Нарушение энергетического баланса, уменьшение АТФ, увеличение АМФ

Уменьшение малатдегидро- геназы

Увеличение смертности личинок

Таблица 25

Продолжение табл. 25

1

2

3

Двуокись азота (N0,,)

Шпинат (Spinacia oleracea cv. Subito, Dynamo)

Махорка (Nicotiana rustica) Сельдерей (Apium graveolens)

Крыса (Rattus rattus)

Межжилковые некрозы

Пероксидация липидов легочной ткани

Хлор (С12)

Личинки синей мухи красноголовой (Calliphora erythrocephala)

Шпинат (Spinacia oleracea)

Фасоль (Phaseolus vulgaris) Салат (Lactuca sativa)

Повышение смертности личинок

Побледнение листьев Деформация хлоропластов

Этилен (С2Н4)

Петуния (Petunia nuctaginiflora cv. White Joy)

Салат (Lactuca sativa)

Томат (Lycopersicon esculentum)

Отмирание цветочных почек, мелкие цветки

Закручивание краев листьев, повышение пироксидазной активности

Радионуклиды Э03г, 137Сз

Олений мох (Cladonia rangiferina) Исландский мох (Cetraria is- landica)

Накопление в сухом веществе

Фторид-ион, ионы металлов (РЬ, 2п, Сс1, Мп, Си)

Райграс многоцветковый (Lolium multiflorum cv. Optima)

Полевица ползучая и полевица тонкая (Agrostis stolonifera, A. tenuis)

Мышь (Mus musculus)

Пчела медоносная (Apis mellifera)

Горчица белая (Sinapis alba) Листовая капуста (Brassica oleracea var.

acephala)

Конский каштан (Aesculus hippocastanum)

Мхи (Sphagnum sp., Hypnum cupressiforme, Pohlia nutans, Pleurozium schreberi)

Накопление в сухом веществе

Изменение в соотношении Т- и В-лимфоцитов, уменьшение В-лимфоцитарной реакции

Накопление в меде

Накопление в сухом веществе

Сочетание вредных веществ в воздухе (802, НО, Ы02, Н1=)

Выводковые почки Marchantia polymorpha

Листовые и кустистые лишайники (Hypogymnia physodes, Pseudevernia furfuracea, Cetraria glauca)

Пихта (Abies alba)

Ель (Picea abies)

Сосна (Pinus sylvestris)

Уменьшение прироста клеток

Снижение содержания хлорофиллов а и Ь, уменьшение содержания живых клеток водорослей

Снижение содержания хлорофиллов а и Ь, уменьшение возраста хвоинок и задержка роста

временно высаживают относительно устойчивый к озону сорт Bel В. Для этого однородный посевной материал выращивается вначале в гидропонной культуре, затем в горшках в течение пяти недель при стандартных условиях (температуре 24° С, постоянном освещении; в чистом воздухе, профильтрованном через активный уголь) по общепринятым методикам. Затем табак высаживают в открытый грунт по 72 экземпляра сортов Bel W 3 и Bel В на каждый контрольный участок. Оценка некрозов в процентах листовой площади производится еженедельно для каждого листа высаженных растений. Каждые три недели наиболее старые растения заменяют свежими. Основываясь на высаженном табаке, была составлена картосхема загрязнения озоном Британских островов (рис. 19).

Кресс-салат (Lepidium sativum) как тест-объект для оценки загрязнения почвы и воздуха

Кресс-салат, отличающийся быстрым и почти стопроцентным прорастанием, применяют для исследования почв, загрязненных солями тяжелых металлов, воздуха - выхлопными газами. Семена кресс-салата проращивают в чашках Петри по 50 семян на фильтровальной бумаге или на исследуемой почве в течение 10 дней. Контролем служат семена, проращиваемые в чистом воздухе и на незагрязненной почве. Растения можно высаживать и в открытый грунт. При наличии загрязненных веществ снижаются всхожесть и рост зародышевых корешков. В открытом грунте под влиянием газообразных выбросов снижается общая длина проростков.

<< | >>
Источник: Каплин В.Г.. Биоиндикация состояния экосистем. Учеб. пособие для студентов биол. специальностей ун-тов и с.-х. вузов/ Самарская ГСХА. - Самара. - 143 с.. 2001

Еще по теме Биотестирование загрязнений воздуха:

  1. Введение
  2. Биотестирование загрязнений воздуха
  3. РАЗДЕЛ «ПРИКЛАДНАЯ ЭКОЛОГИЯ»
  4. Методическая основа экологии человека
  5. ТЕМА 5. ЛОКАЛЬНЫЙ ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ. ЭКОЛОГО-ИНЖЕНЕРНАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ
  6. Производственный экологический контроль
  7. 3.2.3 Биоиндикация на разных уровнях организации живого
  8. 3.2.4 Биотестирование окружающей среды