Введение. В книге рассмотрены принципы формирования и структура природных и техногенных систем, концепция функционирования экосистем в условиях экологического риска, причины и пути выхода из экологического кризиса, основные направления и методы борьбы с загрязнениями окружающей среды, методические рекомендации по выполнению лабораторных и практических работ. Книга адресована специалистам, бакалаврам, магистрантам, студентам высшей школы и преподавателям, желающих усовершенствовать свои знания в области дисциплин «Химия окружающей среды», «Химическая экология», «Экология».
Важнейшими последствиями антропогенной деятельности на современном этапе является стремительный рост потребления природных ресурсов, накопление промышленных, сельскохозяйственных и бытовых отходов и, в связи с этим, возрастающее загрязнение окружающей среды, отчуждение и деградация ценных земель [1, 2].
В процессе хозяйственной деятельности происходит преобразование всех компонентов биосферы (атмосферы, гидросферы, литосферы) при этом нарушаются сложившиеся в течение миллионов лет связи между живыми организмами и средой их обитания. При потреблении природных ресурсов большая часть веществ не включается в биотический круговорот веществ и накапливается или рассеивается в процессе их миграции и циркуляции в атмосфере, воде, почве. Это приводит к истощению природных ресурсов, снижению качества окружающей среды и нарушению природных ландшафтов.
Рост народонаселения и концентрации его в городах, мегаполисах приводит к увеличению степени риска для живых организмов и человека в первую очередь повышение заболеваемости населения. При этом нарушается динамическое равновесие окружающей среды и происходит снижение стабильности экосистемы.
Энергетика занимает третье место в промышленности по выбросам загрязняющих веществ от стационарных источников. Решение экологических проблем тепловой энергетики связано с реализацией экологической политики РАО «ЕЭС Росси» на региональном уровне.
В связи с этим, большое внимание на современном этапе отводят выявлению и учету основных источников загрязнения, анализу природы и химического состава загрязнений, характеру их воздействия на отдельные компоненты биосферы (водные объекты, воздух, почву), а также поиску путей снижения ущерба загрязнений окружающей среды, разработке методов оценка уровня загрязнения окружающей среды [3–4.
В настоящее время экологическую обстановку любой экосистемы оценивают с помощью экологического мониторинга. Оценку качества объектов окружающей среды проводят с помощью санитарно-гигиенических нормативов. Однако с помощью этих показателей не всегда удается оценить достоверно степень загрязненности того или иного объекта окружающей среды, так как многие экотоксиканты могут вступать во взаимодействие с компонентами экосистемы с образованием устойчивых связей, что снижает степень их миграции в трофических цепях [5, 6].
Особое внимание уделяется чрезвычайно опасным выбросам (оксидам азота, тетраэтилсвинцу и др.), которые уносятся воздушными потоками за пределы региона. Вероятность выпадения таких экотоксикантов трудно прогнозировать с помощью традиционных методов.
Для оценки уровня загрязнения экосистемы в целом целесообразно создать модель реакций экосистемы на воздействие антропогенных факторов. В основе этой модели должны лежать методы исследования реакции отдельных организмов на эти факторы, т.е. биотестирование.
Кроме того, при стрессовых ситуациях (резкий перепад температур, засуха и др.) происходит замедление или полное прекращение роста растений, нарушаются биохимические процессы и образуются токсичные физиологически активные вещества. При использовании таких видов в качестве сырья для приготовления пищи возрастает экологический риск.
Для создания адекватной модели ответных реакций техногенных систем на воздействие факторов окружающей среды все чаще используют интегрированный метод – биотестирования, который основан на использовании наиболее чувствительных к загрязнению видов живых организмов (растения, животные, микроорганизмы) в качестве биотестов.
Преимущество живых индикаторов состоит в том, что они быстро реагируют на изменения в экосистеме и дают интегральную оценку техногенного воздействия источников загрязнения (автомобильного транспорта, энергетических объектов и др.) на экосистему.
Биотесты суммируют все без исключения биологически важные данные об окружающей среде и отражают ее состояние в целом, без использования дорогостоящего оборудования, трудоемких физических и химических методов для измерения биологических параметров
В работе представлены разработанные научно-обоснованная методология оценки биотестирования техногенного воздействия энергетических систем на экосистемы, методических рекомендаций при выявлении факторов, влияющих на морфологические признаки биотестов в процессе их роста и развития в системе почва-растения техногенных систем и комплекс мероприятий по моделированию и улучшению экологических показателей энергетических установок.