1.2.3 Пестициды

Эти химические вещества в настоящее время широко используются в качестве средств борьбы с вредителями культурных растений и поэтому могут находиться в почве в значительных количествах.

1.2.4 Микотоксины

Данные загрязнения не являются антропогенными, потому что они выделяются некоторыми грибами, однако, по своей вредности для организма они стоят в одном ряду с перечисленными загрязнениями почвы.

1.2.5 Радиоактивные вещества

Радиоактивные соединения стоят несколько обособленно по своей опасности, прежде всего потому, что по своим химическим свойствам они практически не отличаются от аналогичных не радиоактивных элементов и легко проникают во все живые организмы, встраиваясь в пищевые цепочки. Из радиоактивных изотопов можно отметить в качестве примера один наиболее опасный - 90Sr (стронций-90). Данный радиоактивный изотоп имеет высокий выход при ядерном делении (2 - 8%), большой период полураспада (28,4 года), химическое сродство с кальцием, а, значит, способность откладываться в костных тканях животных и человека, относительно высокую подвижность в почве. Совокупность вышеназванных качеств делают его весьма опасным радионуклидом.Существуют и природные источники загрязнений радиоактивными соединениями, но основная масса наиболее активных изотопов с небольшим периодом полураспада попадает в окружающую среду антропогенным путём: в процессе производства и испытаний ядерного оружия, из атомных электростанций, особенно в виде отходов и при авариях, при производстве и использовании приборов, содержащих радиоактивные изотопы и. т. д.

1.3 Влияние загрязнений почв на травянистые растения

Растения играют важную роль в нашей жизни, участвуя в пищевых экологических цепочках, являясь производителями кислорода воздуха, выполняя средозащитные функции. Поэтому особенно важно знать, как реагируют растения на химическое загрязнение среды.

Влияние загрязнения окружающей среды на растения.

Роль растений в формировании экосистем особо важна при химическом загрязнении окружающей среды. Повышенное содержание в почве и воздухе химических веществ приводит к гибели растений, снижению фитомассы, прироста, продуктивности, формированию аномальных биоморф, сокращению сроков вегетации, изменениям количественного состава химических элементов растений, изменению видового состава, сокращению числа видов и др.

Техногенные эмиссии оказывают влияние на величину накопления пластидных пигментов и их соотношение. У некоторых видов наблюдается тенденция к формированию в этих условиях ксероморфной структуры листа, которая характеризуется повышенным содержанием хлорофилла в ассимиляционном аппарате, у других, наоборот, мезоморфной с пониженным содержанием хлорофилла .

Под влиянием токсических газов листовая пластинка в большей или меньшей степени обезвоживается. Оводненность листьев растений, произрастающих в условиях высокой загрязненности воздуха, обычно на 10-15 % ниже по сравнению с растениями, находящимися в чистой атмосфере.

В условиях загрязнения атмосферы промышленными выбросами толерантность растений обеспечивают наряду с другими те особенности строения всех тканей листа, которые препятствуют проникновению и распространению в них газов, а именно ксероморфизм, проявляющийся в утолщении эпидермиса, усилении его кутикулой и восковым налетом, опушением, а также в плотном расположении внутренних тканей листа, ведущим к сокращению вентилируемости.

На загрязненных участках диоксид серы, «давящий» на кроны особей с юго-западной стороны, как бы усиливает действие света, формируя тенденцию к уменьшению листовой пластинки с южной стороны кроны, т.е. к ксероморфности листа.

Негативное влияние тяжелых металлов на растительный покров можно рассматривать как в плане их фитотоксичности, так и в плане миграции этих элементов на более высокие трофические уровни экосистем.

При повышенном содержании металлов и тяжелых металлов в почве и воздушном пространстве растения начинаю аккумулировать их в вегетативных и генеративных органах. Растения разных видов по-разному реагируют на увеличения токсических веществ. Однако с увеличением токсической нагрузки видовые различия в накоплении химических элементов в тканях большинства видов растений закономерно уменьшаются.

В условиях токсического действия загрязнителей в растительных организмах протекают приспособительные реакции.

В условиях промышленного загрязнения воздуха древесным листопадным видам присуще сокращение срока жизни листьев и ускорение цикла сезонного развития. Растения в большинстве случаев снижают продуктивность. Тормозятся ростовые процессы, значительно изменяется развитие растений: сдвигается цветение, сокращается вегетационный период, изменение других фенофаз. Нефть отрицательно влияет на рост, метаболизм и развитие растений, существенно тормозит начало цветения и плодоношения.

В выявлении антропогенного загрязнения среды наряду с химико-аналитическими методами находят применение приемы, основанные на оценке состояния отдельных особей, подвергающихся воздействию загрязненной среды, а также их органов, тканей и клеток. Их применение вызвано технической усложненностью и ограниченностью информации, которую могут предоставить химические методы. Кроме того, гидрохимические и химико-аналитические методы могут оказаться неэффективными из-за недостаточно высокой их чувствительности. Живые организмы способны воспринимать более низкие концентрации веществ, чем любой аналитический датчик, в связи, с чем биота может быть подвержена токсическим воздействиям, не регистрируемым техническими средствами.

Биотестирование (bioassay) – процедура установления токсичности среды с помощью тест-объектов, сигнализирующих об опасности независимо от того, какие вещества и в каком сочетании вызывают изменения жизненно важных функций у тест-объектов, т.е. использования в контролируемых условиях биологических объектов в качестве средства выявления суммарной токсичности среды. Биотестирование представляет собой методический прием, основанный на оценке действия фактора среды, в том числе и токсического, на организм, его отдельную функцию или систему органов и тканей.

Кроме выбора биотеста существенную роль играет выбор тест-реакции – того параметра организма, который измеряется при тестировании.

Суть методологии биотестирования.

Предлагаемая система биомориторинга представляет собой комплекс разных подходов для оценки состояния разных организмов, находящихся под воздействием комплекса как естественных, так и антропогенных факторов. Фундаментальным показателем их состояния является эффективность физиологических процессов, обеспечивающих нормальное развитие организма. В оптимальных условиях организм реагирует на воздействие среды посредством сложной физиологической системы буферных гомеостатических механизмов. Эти механизмы поддерживают оптимальное протекание процессов развития. Под воздействием неблагоприятных условий механизмы поддержания гомеостаза могут быть нарушены, что приводит к состоянию стресса. Такие нарушения могут происходить до появления изменений обычно используемых параметров жизнеспособности. Таким образом, методология биотестирования позволяет уловить присутствие стрессирующего воздействия раньше, чем многие обычно используемые методы.

Требования к методам биотестирования.

Для того чтобы быть пригодными для решения комплекса современных задач, методы биотестирования, используемые для оценки среды, должны соответствовать следующим требованиям: быть применимыми для оценки любых экологических изменений среды обитания живых организмов; характеризовать наиболее общие и важные параметры жизнедеятельности биоты; быть достаточно чувствительными для выявления даже начальных обратимых экологических изменений; быть адекватными для любого вида живых существ и любого типа воздействия; быть удобными не только для лабораторного моделирования, но также и для исследований в природе; быть достаточно простыми и не слишком дорогостоящими для широкого использования.

Организация наблюдений за загрязнением почв.В связи с тем, что в твердых средах (грунтах) токсиканты редко распределены равномерно, существуют определенные методики отбора проб, позволяющие нивелировать последствия мозаичности. Для определения загрязнений промышленного происхождения отбор проб почвы производится один раз в год в летний период. Методика отбора почвенных образцов определяется поставленными перед исследователями задачами. Во всех случаях образцы должны наиболее полно характеризовать исследуемую площадь. Анализируется индивидуальные и смешанные образцы. Для характеристики биологической активности почв на каждой стометровой делянке берут 5 смешанных образцов конвертным способом. Каждый образец составляют из 5-7 индивидуальных проб..

Берется анализируемый впоследствии образец и помещается в химически неактивную емкость (чистая стеклянная банка, пластиковая емкость). Каждый образец снабжается этикеткой с указанием района взятия пробы, шифра и номера керна, даты, фамилии исследователя.