Биомониторинг. 
Экологический мониторинг

В результате изучения данной главы студент должен: знать

• • основные понятия, цели и задачи биомониторинга;
• • закономерности накопления загрязняющих веществ в биоте;
• • основы биоиндикации как специфического метода контроля состояния окружающей среды;
• • требования к организмам-биоиндикаторам;
• • специфику реакции организмов на различные виды воздействий;
• • основные принципы организации биомониторинга;
• • методы отбора проб флоры и фауны при организации биомониторинга на месторождении;

уметь

• • самостоятельно обосновывать выбор организмов-биоиндикаторов;
• • предлагать (обосновывать роль) исследования, но биомониторингу в составе программ мониторинга окружающей среды;

владеть

• современными методами биомониторинга.

Понятие и основные объекты биомониторинга

Биомониторинг — одно из перспективных направлений экологического мониторинга. Особенностью биомониторинга является то, что контролируются не сами по себе показатели качества компонентов среды, а отклик биоты на качество среды и его изменения. Он рассматривается как составная часть экологического мониторинга слежения за состоянием окружающей среды по физическим, химическим и биологическим показателям. В его задачи входит регулярно проводимая оценка качества окружающей среды с помощью специально выбранных для этой цели живых объектов.

Объектами биомониторинга в первую очередь являются виды, которые максимально реагируют на изменения состояния среды (физических и химических параметров), — индикаторные виды. Выбор таких видов зависит от контролируемой среды (состояние атмосферного воздуха, водной среды, почв) и от характера самих изменений, которые надо «уловить».

Методы биомониторинга чаще всего используются в дополнение к основным за состоянием окружающей среды, но физическим и химическим показателям. Наиболее полно разработана система биомониторинга водной среды. Методы биомониторинга активно применяются: например, на Водоканале Санкт-Петербурга система биомониторинга действует уже около 10 лет.

Пример из практики Использование организмов-биоиндикаторов в системе Водоканала г. Санкт-Петербурга Системы биомониторинга качества воды есть на всех водопроводных станциях города и ближайших пригородов. Они созданы для контроля за уровнем токсичности источника питьевого водоснабжения Санкт-Петербурга — невской воды. Некоторые представители аборигенных узкопалых раков, обитающих в Неве и Невской губе, живут в аквариумах па каждом водозаборе петербургского Водоканала. С помощью раков контролируется качество воды, которая впоследствии поступает па очистные сооружения, проходит водоподготовку. Эта дополнительная «ступень контроля», которая позволяет определить, не загрязнена ли вода такими токсическими веществами и в таких концентрациях, которые не могут быть удалены из воды с помощью имеющихся технологий и оборудования. Существующие физико-химические методы анализа могут обеспечивать контроль только ограниченного числа веществ, загрязняющих воду, и требуют затрат времени. Использование же организмов-индикаторов позволяет получить сигнал о поступлении на водозабор загрязненной воды как можно раньше, поскольку раки очень чувствительны к загрязнениям среды их обитания.

К панцирю рака, сидящего в аквариуме, приклеивается волоконно-оптический датчик, который позволяет незаметно для животного в течение длительного времени регистрировать его сердцебиение. На экран компьютера диспетчера на станции контроля непрерывно выводятся обработанные результаты показателей сердечного ритма и стресс-индекса раков. Нормальный сердечный ритм ничем не обеспокоенного рака колеблется в зависимости от температуры воды от 30 до 60 уд/мин, а стресс-индекс обычно близок к нулю. В случае опасности частота сердечных сокращений резко повышается не менее чем на 50%, а стресс-индекс возрастает до нескольких тысяч. При попадании в воду токсичных веществ раки реагируют в течение 1,5—2 мин (эго время с учетом обработки данных). Кардиоритм учащается, приборы дают сигнал тревоги, по которому автоматически отбираются пробы воды для последующего подробного лабораторного анализа воды химическими и биологическими методами, и оповещаются все службы водопроводной станции. Метод разработан специалистами СанктПетербургского научно-исследовательского центра экологической безопасности РАН.

Кроме станции биомониторинга па Главной водопроводной станции есть еще и ферма, основная задача которой — разведение своих, адаптированных к производственному шуму и людям раков. Так животные с рождения привыкают к общению с людьми, природным колебаниям качества невской воды, шуму насосов станции.

В дополнение к использованию в качестве индикаторов раков качество воды контролируется с помощью рыбок и улиток.

С начала 2011 г. на Юго-западных очистных сооружениях началось использование гигантских африканских улиток (брюхоногие моллюски Ahatina). Это новая биоэлектронная система биомониторинга, внедренная Водоканалом. Задача улиток — реагировать на изменение состояния воздуха в районе завода по сжиганию осадка сточных вод на Юго-западных очистных сооружениях (ЮЗОС). Улитка сидит на мячике, который плавает на поверхности воды. Перед мячиком установлена кормушка, в которой пища появляется примерно раз в неделю. Все улитки находятся в открытой емкости (коробке), куда подается смесь воздуха и очищенного дыма зоны санитарной очистки (ЗСО). Дым, «подаваемый» улиткам, разбавляется от 1000 до 10 000 раз чистым воздухом. Так достигается примерно та концентрация, которая имеет место на границе санитарно-защитной зоны завода. Улитки дышат воздухом с примесью дыма, выходящего из трубы завода. К их раковинам прикреплены оптоволоконные датчики сердцебиения и поведения (двигательной активности), благодаря которым с помощью специального программного обеспечения система в автоматическом режиме оценивает функциональное состояние животных, т. е. их «самочувствие».

В России нормативно утвержден и используется Росгидрометом классификатор качества вод, включающий шесть классов. На его основе оценивается качество вод по показателям донных беспозвоночных, перифитона (обитатели водных растений), фито-, зоои бактериопланктона. Так, для вод суши классы качества определяются по показателям зообентоса^[1], как показано в табл. 5.1.

Таблица 5.1

Классификация качества вод суши по биопоказателям.

Для организации мониторинга необходим выбор организмов, которые достаточно четко реагировали бы на изменения в окружающей среде. Однако чувствительность других видов может оказаться несопоставимой с реакцией организма человека на те же самые воздействия. Таким образом, при выборе организмов-индикаторов необходимо выполнение целого комплекса требований, которые и будут рассмотрены ниже.

• [1] См.: Мониторинг и методы контроля окружающей среды: учеб, пособие: в 2 ч. /Ю. А. Афанасьев [и др.].