Биомониторинг объектов по хранению и уничтожению химического оружия на примере Удмуртской Республики

ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

показатель достигает 9,4 %, что указывает на возможность разведения на таких площадях лесных культур.

Основные химические показатели и водорегулирующие свойства почв дубовых лесных формаций внутригорной Аджарии тесно связаны с видовым составом древостоя, с сомкнутостью главного полога и с проективным покрытием подлеска.

В условиях отрицательного антропогенного воздействия деградация простых по составу дубовых ассоциаций вызывает размыв почвенного покрова за сравнительно короткий период, понижение их плодородия и водорегулирующих свойств, нежели в полидоминантных лесных формациях с хорошо развитым подлеском.

Аборигенный вид сосны (Pirns Sosnovsky (- P cochiana) наиболее эффективно использует оставшуюся плодородную часть деградированных почв, нежели другие виды; стимулирование его внедрения в ксе-рофитизированные низкополнотные чистые дубняки будет способствовать формированию высокопродуктивных смешанных дре-востоев, началу процесса восстановления плодородного слоя почвенного покрова, росту видового разнообразия деградированных экосистем и, что очень важно с точки зрения

консервации, улучшит экотопные условия местообитания локально распространенных эндемических видов.

Библиографический список

1. Материалы лесоустройства Аджарской А.Р. - Государственный департамент лесного хозяйства Аджарской А.Р., 1990-1994.

2. Леонидзе, Г. Влияние лесной растительности на основные почвы Аджарии: автореф. дисс. ... канд. с.-х. наук / Г. Леонидзе, 1994. - 16 с.

3. Ониани, О. Химический анализ почв / О. Ониани, Г. Маргвелашвили. - Тбилиси: Ганатлеба, 1975.

- 507 с.

4. Талахадзе, М. Учебник лабораторно-практических эанятий по почвоведению / М. Талахадзе, Л. Нака-шидзе, Р. Кирвалидзе. - Тбилиси: Ганатлеба, 1973.

- 338 с.

5. Урушадзе, Е. Почвенное разнообразие Грузии / Е. Урушадзе, Н. Тарасашвили, // Биологическое и ландшафтное разнообразие Грузии: материалы национальной конференции Грузии, 28-29 мая 2000 г. - С. 135-150.

6. Азмаипарашвили, Л.С. Методика изучения водоохранных свойств горных лесов / Л.С. Азмаипа-рашвили, Г.И. Хараишвили, Р.Г. Чагелишвили.

- Тбилиси: Мецниереба, 1972. - 66 с.

7. Дмитриев, Э.Д. Математическая статистика в почвоведении / Э.Д. Дмитриев. - М.: МГУ, 1972. - 289 с.

8. Манвелидзе, З.К. Разнообразие лесной растительности Колхиды и приоритетные направления ее консервации и использования: автореф. дисс. ... д-р с.-х. наук / З.К. Манвелидзе. - Тбилиси, 2006. - 103 с.

БИОМОНИТОРИНГ ОБЪЕКТОВ ПО ХРАНЕНИЮ И УНИЧТОЖЕНИЮ ХИМИЧЕСКОГО ОРУЖИЯ НА ПРИМЕРЕ УДМУРТСКОЙ РЕСПУБЛИКИ

ИМ. ЯННИКОВ, полковник, Первый заместитель Начальника Главного управления МЧС России по УР, канд. тех. наук,

Н.В. КОЗЛОВСКАЯ, доц. каф. инженерной защиты окружающей среды Удмуртского ГУ, канд. биол. наук,

А.В. МЕДВЕДЕВА, ст. преподаватель каф. инженерной защиты окружающей среды Уд-

муртского ГУ

В связи с размещением на территории Удмуртской Республики объектов по уничтожению и хранению химического оружия (ОУХХО), в том числе содержащих мышьяк органических соединений, проблема мониторинга влияния этих объектов на окружающую среду является весьма актуальной. Основные

mcs@izh.com

воздействия на компоненты природных экосистем в зоне защитных мероприятий (ЗЗМ) объектов, согласно прогнозу, будут связаны с поступлением в окружающую природную среду содержащих мышьяк химических соединений на стадии эксплуатации объекта в штатном режиме, а также в случае аварийных ситуаций.

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 6/2008

45

ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

100 % 1 90 %-80 %-70 %-60 %-50 %-40 %-30 %-20 %-10 %-

0 %-1------------------,-----------------,

фон 1 ПДК

Валовая концентрация As в почве  недоразвитые семена  нормальные семена

Рисунок. Доля семян с патологией развития у сосны возраста 20-25 лет

Мышьяк токсичен для растений, животных и микроорганизмов, превосходя по токсичности большинство природных химических элементов. Наиболее биологически активны подвижные формы мышьяка, при этом As3+ (арсениты) более токсичны для животных, чем As5+ (арсенаты), и образуются путем восстановления последних в анаэробных условиях переувлажненных почв болот и донных отложений. В почве и донных отложениях мышьяк может также подвергаться биометилированию с участием некоторых групп микроорганизмов. Образующийся As(CH3)3 в силу большей гидро-фобности легче проникает через клеточные мембраны, меньше доступен для разрушающих ферментов и в большей степени аккумулируется в биологических тканях животных, особенно в органах с высоким содержанием липидов [1, 5, 6].

Поэтому, по нашему мнению, экологический мониторинг загрязнения местности, наряду с классическими подсистемами и компонентами, должен включать организацию экологического полигона для экспериментального изучения трансформации природных объектов и биологических систем под влиянием содержащих мышьяк поллютантов и продуктов их превращений.

При этом чрезвычайно важны диагностика и мониторинг влияния малых доз - в диапазоне значений от фоновых до ПДК, что редко учитывается при классическом подходе [1]. Тем не менее, воздействие данного

суперэкотоксиканта на уровне ПДК прослеживается в одном из наших экспериментов через 1-1,5 года после внесения его в почву экспериментальной площадки.

К примеру, в отношении качества семян сосны обыкновенной (рисунок) налицо явная стимуляция образования неполноценных семян при концентрации мышьяка в почве, на которой растет данное дерево, на уровне 1 ПДК.

Чтобы организовать систему биомониторинга загрязнения содержащими мышьяк соединениями природных экосистем в контуре зоны защитных мероприятий (ЗЗМ) ОУХХО, необходимо выбрать:

1. Виды-биоиндикаторы и биотестобъекты;

2. Анализируемые биологические и химические параметры и методы их анализа;

3. Пункты, время и периодичность сбора материала (проб).

При выборе объектов для биоиндикации необходимо соблюсти следующие требования, предъявляемые к ним:

1) широкий ареал;

2) эвритопность;

3) оседлость;

4) антисинантропность;

5) индикационная пластичность;

6) простота добычи (учета);

7) изученность видов и внутривидовых таксонов.

В отношении ОУХХО следует выделить две разновидности мониторинга:

1. Мониторинг диагностический, проводимый в течение длительного времени влияния объекта. Для диагностического мониторинга необходимо выбирать биологические системы, способные к интегральному ответу на комплексные воздействия и проявляющие кумулятивный эффект.

2. Мониторинг оперативный, который позволит быстро оценить состояние среды в ЗЗМ при любой нештатной ситуации на объекте. Основное требование к анализируемым биологическим параметрам, используемым в мониторинге быстрого реагирования, - это их чувствительность (низкие пороги и незначительное запаздывание ответной реакции).

46

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 6/2008

ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

Задача мониторинга биоты - адаптация и развитие методической базы экологоаналитического контроля, обеспечение деятельности по развитию системы контроля объектов по хранению и уничтожению химического оружия, а также других опасных промышленных объектов в регионе. Для этого необходима организация информационно-измерительной базы, включающей:

- мобильную систему пробоотбора и экспресс-оценки состояния биологических объектов;

- систему учета и хранения проб;

- аккредитованную лабораторию химического анализа проб почвы, донных отложений, воды и биологических объектов; целесообразно проведение двухуровневого анализа: первичного - на определенные группы веществ-маркеров, и детального - в случае положительного первичного;

- аккредитованную лабораторию микробиологического анализа проб почвы, донных отложений и воды.

Лаборатория позволит вести контроль в ЗЗМ ОУХХО на уровне малых доз (долей ПДК), что сделает возможным достоверный прогноз поведения и тенденций накопления специфических загрязняющих веществ в природных средах и биологических объектах.

Требования к составу показателей.

Диагностический мониторинг

Учитывая особенности миграции и трансформации содержащих мышьяк соединений в природных средах, биоиндикаторные таксоны следует выбрать среди организмов-обитателей экосистем лесной подстилки и поверхностного слоя почвы, а также организмов пресноводных экосистем [1, 6].

Среди почвенно-подстилочных организмов лучшими биоиндикаторами загрязнения токсичными химическими элементами считаются почвенные водоросли классов Cyanophyta, Chlorophyta, а также грибы-макромицеты Inonotus, Fomes, Piptoptorus, Leccinum, в большинстве являющиеся симбиотрофами высших сосудистых растений. В группу тест-объектов следует отнести напочвенные и эпифитные лишайники: Cladonia, Cetraria, Parmelia, представители мохообразных: Pleurocium, Polytrichum,

Dicranum, Hylocomium, а также папоротников (Dryopteris filix-mas L).

Критерием устойчивости высших растений служит размер площади некрозов в процентах от общей площади листа. Иногда устойчивость определяют в относительных цифрах, принимая чувствительность люцерны (неустойчивый вид, индикатор) за единицу. Кроме того, могут использоваться такие показатели, как уменьшение всхожести семян, энергия роста и урожайность растений, метод биологических тестов, некоторые физиолого-биохимические и анатомо-морфологические показатели.

В качестве основного метода биоиндикации следует выбрать анализ содержания мышьяка в органах и тканях тест-объектов из вышеперечисленных таксономических групп. Методика сбора и подготовки образцов к анализу и методы самого анализа (атомно-абсорбционная спектроскопия, атомно-эмиссионная спектрометрия и т.д.) выбираются исходя из имеющихся материально-технических возможностей и организационно-временных условий. В дополнение к анализу содержания мышьяка в биологических средах необходимо проведение в качестве диагностического мониторинга регистрации изменения состояния надорганизменных живых систем - популяций и сообществ некоторых вышеперечисленных таксономических групп.

Выбор контрольных и фоновых участков - пунктов биомониторинга - следует соотносить с особенностями миграции и трансформации содержащих мышьяк соединений в конкретных ландшафтах контура ЗЗМ.

Время и периодичность отбора биопроб для проведения биологического мониторинга устанавливаются в зависимости от особенностей жизненного цикла организмов выбранных таксономических групп [1].

Среди почвенно-подстилочной фауны лучшими биоиндикаторами загрязнения токсичными химическими элементами считаются дождевые черви сем. Lumbricidae и мелкие млекопитающие из сем. Soricidae и Cricetidae, среди пресноводных организмов - макробентос (в частности двустворчатые моллюски сем. Unionidae), рыбы-бентофаги и хищники из сем. Cyprinidae, Esocidae, Percidae [3].

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 6/2008

47

ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

В дополнение к анализу содержания мышьяка в биологических средах необходимо проведение морфопатологического анализа крупных организмов (млекопитающие, рыбы) из природных сообществ тех участков ЗЗМ, где минимальна напряженность антропогенного стресса (отсутствуют нефтедобыча, интенсивное сельское хозяйство, плотная жилая застройка). При этом оценивается процент особей с крупными морфологическими отклонениями (параметрами), проявления канцерогенеза и флуктуирующая асимметрия морфологических признаков [4].

В ходе диагностического мониторинга также регистрируются изменения состояния надорганизменных живых систем - популяций и сообществ некоторых перечисленных групп. В частности, рекомендуется оценить численность (биомассу) почвенно-подстилочных форм дождевых червей на контрольных и фоновых участках, аналогичных по эдафическим характеристикам, а также видовое разнообразие по Шеннону в сообществах макрозообентоса пойменных озер, расположенных на разном удалении от источника преобладающего воздействия [2, 3].

Оперативный мониторинг

Для мониторинга ОУХХО как химически опасного объекта большое значение имеет оперативность получения данных, которая исключает необходимость подробного анализа биологических объектов на всей территории ЗЗМ. Эта разновидность мониторинга должна учитывать поправки на возможность приспособления биологических объектов (адаптация, компенсация) к техногенному воздействию с нарастанием интенсивности действия во времени, а также допускать возможность тестовой проверки антропогенного воздействия и отклика биологических объектов на это воздействие. Кроме того, подавляющее большинство суперэкотоксикантов, в том числе и соединения мышьяка, являются нестабильными и в природных условиях существуют непродолжительное время, разрушаясь под действием ряда физических факторов окружающей

среды и вступая во взаимодействие с компонентами природных вод, почвы, живыми организмами. Поэтому биомониторинг загрязнения местности должен включать экспериментальное изучение трансформации природных объектов и биологических систем под влиянием данных поллютантов и продуктов их превращений.

Таким образом, целесообразно создание в контуре ЗЗМ экологического полигона научно-исследовательского, научно-техни-

ческого и прикладного назначения. Основные направления его работы:

- изучение трансформации (реакции, особенностей и скорости самовосстановления, пределов насыщения, порогов воздействия) экологических (природных и техногенных) и экосоциальных систем под влиянием содержащих мышьяк поллютантов и продуктов их превращений;

- разработка схем и систем многоступенчатого комплексного экологического мониторинга;

- выявление спектра видов животных и растений - индикаторов, аккумуляторов и деструкторов по каждому конкретному поллютанту;

- разработка схем, систем и конкретных технологий ремедиации и рекультивации земель, подвергшихся трансформации, по каждому конкретному поллютанту.

Библиографический список

1. Бурдин, К.С. Основы биологического мониторинга / К.С. Бурдин. - М.: Изд-во МГУ, 1985. - 158 с.

2. Никаноров, А.М. Биомониторинг тяжелых металлов в пресноводных экосистемах / А.М. Никаноров, А.В. Жулидов. - Л.: Гидрометеоиздат, 1991.

- 312 с.

3. Криволуцкий, Д.А. Почвенная фауна в экологическом контроле / Д.А. Криволуцкий. - М.: Наука, 1994. - 272 с.

4. Костицын, В.Г. Содержание тяжелых металлов в рыбах Воткинского водохранилища / В.Г. Костицын, Н.В. Костицына, Е.А. Зиновьев и др. // Вестник Перм. ун-та, 2000. - Вып. 2. Сер. Биология.

- С. 297-302.

5. Вредные химические вещества: Неорганические соединения элементов V-VIII групп. - Л.: Химия, 1989. - 592 с.

6. Гамаюрова, В.С. Мышьяк в экологии и биологии / В.С. Гамаюрова. - М.: Наука, 1993 - 245 с.

48

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 6/2008