Поняття біоіндикації та використання вищих водних рослин як біоіндикаторів стану навколишнього середовища

1.3 Поняття біоіндикації та використання вищих водних рослин як біоіндикаторів стану навколишнього середовища

В ході еволюції живі організми адаптувались до дії природних факторів середовища, які впливають на них протягом всього життя. Що стосується дії антропогенних факторів, то в зв’язку з коротким історичним часом їх дії такої адаптації не відбулося. Саме тому їх стресорна дія більш відчутна і небезпечна для життя, так як їх концентрація перевищує допустимі норми. Саме ця особливість покладена у необхідність застосування рослин як біоіндикаторів.

Біоіндикація – це метод виявлення і оцінки впливу абіотичних, біотичних і антропогенних факторів на живі організми за допомогою біологічних об’єктів.

Застосування біоіндикаторів дозволяє:

·  знаходити місця скупчень в екологічних системах різного роду засмічень;

·  прослідити динаміку змін в оточуючому середовищі;

·  визначити ступінь шкідливості тих чи інших речовин для живої природи та конкретно для людини;

·  скласти прогноз подальшого розвитку екосистеми.

Основні принципи застосування біоіндикації

Для біоіндикації придатні в основному два методи – пасивний і активний моніторинг. У першому випадку у вільноживучих організмів спостерігають за видимими або непомітними пошкодженнями або відхиленнями від норми, що є ознаками стресового впливу. При активному моніторингу спостерігають за тими самим відхиленнями на тест-організмах, що знаходяться в стандартних умовах на досліджуваній території.

Живі організми в тій чи іншій мірі реагують на зміни навколишнього середовища. Їх чутливість до змін, що відбувається в ряді випадків значно вища ніж існуючих фізичних або хімічних методів. Чутливі організми біоіндикатори реагують не тільки на малі дози екологічних факторів, але й дають змогу виявити синергізм, потенціювання, інгибірування впливових чинників.

Виділяють наступні рівні біоіндикації:

1.  За зміною біохімічних і фізіологічних реакцій, що супроводжується накопиченням токсикантів в органах або тканинах;

2.  За характером анатомічних, морфологічних, біоритмічних і поведінкових реакцій;

3. За зміною видового складу флористичних та фауністичних комплексів.

На першому рівні досліджують видимі або непомітні пошкодження та відхилення від норми, які свідчать про несприятливі впливи.

На другому (активному) використовують відповідні реакції найбільш чутливих до даного фактору організмів (біотестування).

Біоіндикація може проводитись на рівні макромолекул, організму, популяції, співтовариств та екосистем. Існує біоіндикація специфічна (реакція тільки на один фактор) і неспецифічна (одна і таж реакція на декілька факторів). Методи біоіндикації повинні відповідати наступним вимогам: відносна швидкість проведення біоіндикації, достатня точність і стабільність результатів, доступність видів-індикаторів у необхідній кількості.

Серед організмів-біоіндикаторів неможна не відмітити внесок вищої водної рослинності в процес індикації важких металів. Здатність до акумуляції важких металів серед водної рослинності проявляє сальвінія плаваюча, рдесник пронизанолисний, рдесник блискучий, рдесник вузлуватий, багатокорінник звичайний та ін. Водні рослини також є індикаторами органічного забруднення та евтрофікації водних об’єктів.

На підвищення рівня концентрації Cu та Ni, солей важких металів та інших негативних чинників швидко реагують такі рослини як елодея канадська, валіснерія спіральна та різуха гваделупська, у яких погано розвинені покривні тканини.

1.4 Біоіндикація якості водного середовища з використанням вищих водних рослин

Для виявлення антропогенного забруднення поряд з хіміко-аналітичними, широко застосовують методи біоіндикації. Біотестування для виявлення токсикантів у воді в наш час набуває все більшого використання, так як дає змогу виявити токсикант по характеру його дії на тест-об’єкт (стан, функцію, поведінку). Ефект може бути визначений як при оцінці приватних, так і інтегральних функцій. До приватних функцій належать біохімічні показники, певні системи (ферментна, дихальна). До інтегральних характеристик відносять характеристики, що дають уяву про сумарний ефект впливу на стан системи.

Методи біотестування з використанням вищих рослин є економічно кращими, бо вони потребують мінімальних витрат.

При проведенні робіт по біотестуванню стану водного середовища слід враховувати слідуючи обставини:

1) швидкість відповіді тест-об’єкту на дію агента (токсиканта) пов’язана з концентрацією речовини.

2) збільшення концентрації скорочує час настання відповідної реакції.

З точки зору технічного оснащення найбільш доступні досліди, засновані на реєстрації загально-біологічних характеристик гідробіонтів. Необхідно враховувати, що тест-об’єкт і тест-реакції мають специфічність відповідей на дію токсиканту. Рослини, наприклад, можуть бути найбільш чутливими в присутності у воді гербіцидів. Крім того, тест-реакція може виявити токсикант по його функції-мішені, якщо він має вибіркову дію на певні функції організму.

Вищі водні рослини застосовуються при розробці токсикологічних нормативів. Відносно тривалий строк отримання відповіді обмежує застосування вищих рослин для контролю токсичності стічних вод, особливо при низькій концентрації токсиканту [14].

1.5 Сучасний стан водних ресурсів Харківщини

Водні ресурси області представлені 156 річками довжиною більше 100 км кожна, загальною довжиною 4561 км, які віднесені до басейнів річок Сіверський Донець і Дніпро. Загалом сумарні водні ресурси області мають загальнодержавне значення, водність яких оцінюється в 3,8км³/рік. Аналіз водокористування за період з 2004–2005 роки показав, що в області спостерігається тенденція до зменшення забору води та її використання. В 2004 році обсяг забраної води по області склав 484,3 млн. м³, в тому числі з поверхневих джерел – 401,3 млн. м³ і підземних – 82,96 млн. м³, що в порівнянні з 2003 роком менше на 165,6 млн. м³ (20,5%), в тому числі із поверхневих джерел – на 117, млн. м³ (22,7%), підземних – на 47,9 млн. м³ (36,6%). В порівнянні зі 2003 р зменшення водозабору склало на 29,3 м³ (5,7%) у тому числі на 17,97 млн. м³ (4,3%) з поверхневих водойм і на 11,33 млн. м³ (12%) підземної води [11].

Зниження водозабору пов’язано на ряду з контролем використання заходів, направлених, ще й з нестабільністю роботи підприємств, зменшення виробництва у сільському господарстві (зниження поголів’я тварин, скорочення об’ємів зрошення сільськогосподарських угідь і т. д.).

Так, використання свіжої води в промисловості у 2005 р. в порівнянні з 2004 р. зменшилась на 31,37 млн. м³ (44,1№), в сільському господарстві на 31,37 млн. м³ (60,5%), для зрошення на 24,147 млн. м³ (73,4%), в комунальному господарстві на 35,729 млн. м³ () 13%.

У порівнянні з 2004 р. використання води у звітному році збільшилося в промисловості на 10,54 млн. м³ (11,4%), в рибозведенні – на 8,37 млн. м³, в інших галузях на 7,816 млн. м³., зменшилось використання свіжої води в сільському господарстві на 4,78 млн. м³ та комунальному господарстві на 30,229 млн. м³.

За рахунок скорочення об’ємів виробництва використання оборотної води в порівнянні з 2004 р. зменшилося в цілому на 923 млн. м³ (32,2%). Майже на 742 млн. м³ зменшилось використання оборотної води в промисловості (в2004 р. – 2606 млн. м³, 2005 р. – 1684 млн. м³).

У 2005 р. в порівнянні з 2004 р. витрати оборотної води зменшилась на 296 млн. м³ і складають 1696 млн. м³. особливо ця тенденція помітна в промисловості: Зміївська ТЕС зменшила ці витрати на 310 млн. м³, ДП «Хімпром» на 3,45 млн. м³. збільшили витрати оборотної води підприємства: ВАТ «Турбоатом» на 7,36 млн. м³, ЗАТ «Созівський ковальсько-механічний завод» на 1,63 млн. м³.

За рахунок покращення якості очистки стічних вод та реконструкції з розширенням потужностей очисних споруд на КБО «Безлюдівка», ВУВКГ міст Чугуїв і Балаклея, Зміївської ТЕС знизився скид забруднених стічних вод у порівнянні з 2003 роком на 87,6 млн. м³. в порівнянні з 2004 р. зменшення скиду цієї категорії стічних вод склало 20, млн. м³.

У порівнянні з 2004 роком збільшилась потужність очисних споруд на 38,14 млн. м³/рік в результаті введення в експлуатацію нових потужностей, в т. ч. на КБО «Диканівський» (100 тис. м³/добу), ВУВКГ м. Балаклея (4,2 тис. м³), ВКФ смт Краснокутськ (4,2 тис. м³) та ін.

Незважаючи на значне зниження скидання забруднених стічних вод підприємствами комунального господарства у 2005 р., ця галузь продовжує залишатися найбільшим забруднювачем поверхневих вод. Підприємства галузі у звітному періоді здійснили скид забруднених стічних вод в поверхні водойми в об’ємі 18,842 млн. м³. основними причинами складної ситуації в комунальному господарстві є передача багатьох відомчих очисних споруд, які фізично застарілі, обладнання яких на протязі тривалого часу не обновлювалося у зв’язку з відсутністю фінансування, на баланс комунальних підприємств.

Друге місце серед забруднювачів водних об’єктів області посідають об’єкти промисловості, однак слід відмітити, що у звітному році скид забруднених стічних вод у порівнянні з 2003 роком зменшився і склав 6,739 млн. м³. в 2004 р. у водні об’єкти області було скинуто 351,7 млн. м³ стічних вод, в тому числі:

нормативно – чистих -44,66 млн. м³

нормативно – очищених -276,82 млн. м³

забруднених – 30,17 млн. м³ (без очистки -9,29 млн. м³, недостатньо очищених – 20,88 млн. м³).

Загальна кількість скинутих зворотних вод зменшилась в порівнянні з 2003 р. зменшився і склав 2,7 млн. м³., а з 2005 р. на 3,47 млн. м³.

Із забрудненими стічними водами в 2005 р. скинуто 383,7 тис. тонн забруднюючих речовин (в тому числі хлоридів і сульфатів 101,9 тис. тонн), що на 1,7 тис. т. менше, ніж у 2004 р.

Значне збільшення у 2005 р. об’єму скиду «нормативно очищених» стічних вод на очисних спорудах екологічної очистки в порівнянні з 2003 р. (на 265,78 млн. м³) порівняно з покращенням якості очистки стічних вод на КБО «Диканівський», ДКГ «Харьківкомуночиствод» та Зміївської ТЕС, ВУВКГ міст Чугуїв і Балаклеї. Стічні води, що скидаються цими підприємствами у 2003 р. переведені з категорії «недостатньо очищених» в категорію «нормативно очищені».

Аналізуючи вищевказане ми дійшли до висновку, що водні ресурси Харківщини не завжди відповідають нормам. Недостатнє оснащення підприємств очисними спорудами приводить до потрапляння в водойми токсичних речовин. Визначення їх рівня, якості води є головне завдання санепідстанцій та органів екобезпеки. На нашу думку це доцільно робити використовуючи в якості тест-об’єкту для швидкого встановлення ступеню токсичності води Дафнію. Об’єкт легко утримувати в лабораторії, досить широко розповсюджений на території Харківської області і доступний для збору [21].