Медико-биологический мониторинг

Задача – установление взаимосвязи между конкретными загрязнениями и заболеваниями.

Общие экологические методы МБМ:

1. приоритетность эпидемиолого-статистических методов анализа медико-статистических данных, закономерности пространственно временной динамики которых проявляются лишь в больших по численности населенных группах;

2. учет региональной специфики взаимосвязи здоровья населения и качества ОС;

3. необходимость учета порогов воздействия и эффектов суммации вредных факторов риска.

Связь заболеваний и источников загрязнения не всегда прослеживается. Можно судить лишь по большим группам (не менее тыс.) во времени. Сравнить с группами, живущими в такой же региональной специфике, но удаленных от конкретного объекта.

При МБ-исследованиях необходимо:

1. определить методику получения репрезентативных данных: контингент обследуемого населения, экологические факторы среды, подбор факторов риска, выбор пространственных и временных единиц для анализа;

2. формализовать и стандартизовать базу исходных параметров, применить наиболее адекватные методы обработки параметров, позволяющих однозначно интерпретировать результаты.

Система МБМ напрямую связанна с медико-географической картой. Привязка микробиологических данных к цифровым координатам карт. Объектом МБМ является человек.

Система включает:

1. контроль качества атмосферного воздуха;

2. контроль качества потребляемой воды: мониторинг объектов водозабора и водопользования, водопотребления, с тем, чтобы определить загрязнение на выходе и на входе;

3. мониторинг водной среды: территория, на которой ведутся исследования;

4. мониторинг почвы;

5. биомониторинг самого населения.

Основные принципы при проектировании комплексного экологического мониторинга химически опасных объектов:

1. Сеть всех 3-х систем КЭМ должна максимально полно охватывать зону вероятного влияния объекта на окружающую среду при штатной работе и в случае аварийной ситуации;

2. Проектирование сети необходимо проводить с учетом ландшафтных, природно-климатических условиях местности, состоянии геологической среды и природных ресурсов;

3. Сети наблюдения всех 3-х видов мониторинга должны быть объединены в комплексную сеть в рамках единой программы мониторинга;

4. Для отслеживания состояния, устойчивости и динамики экологических систем, маршрутные посты, ключевые посты и реперные участки должны быть спроектированы так чтобы можно было сделать комплексную оценку биогеоценоза;

5. Проектирование сети экологического мониторинга потенциально опасных объектов должно осуществляться с учетом отслеживания показателей загрязнения как в автоматическом режиме, так и при проведении полевых, маршрутных и экспедиционных исследований;

6. Сеть мониторинга в зонах повышенного риска (вблизи опасных объектов, крупных населенных пунктов, транспортных магистралей, водоохранных зон, охраняемых природных территорий, зон отдыха) проектируется с повышенной плотностью пунктов наблюдения и исследований;

7. Для получения объектовых оценок влияния объекта на окружающую среду сеть систем КЭМ должна включать наблюдения на фоновых территориях сходных по природно-климатическим, ландшафтно-географическим и биоценотическим условиям с импактной зоной, но расположенных в природном комплексе вдали от источников антропогенного воздействия;

8. Территория зоны наблюдения, численность проживающего на ней населения, объекты флоры и фауны должны быть достаточны для получения статически достоверных оценок;

9. При проектировании сети мониторинга природных биологических объектов необходимо их приурочивать к определенным экологическим условиям.

Пространственная сеть мониторинга проектируется по промзоне, санитарно защитной зоне, на зоне защитных мероприятий или зоне влияния объекта. Она включает сеть пунктов наблюдения на фоновых территориях. Программа наблюдений планируется в основном для штатного режима работы. В случае аварии после ликвидации ее последствий должно быть проведено обследование территории на ее ключевых участках.

Построение информативной сети всех 3-х видов мониторинга должно проектироваться по форматам данных, учитывающим совместимость информативных потоков, согласованности данных картографической и графической обработки, и анализа информации. Это позволит осуществить моделирование ситуации на объекте и прогнозировать изменение ситуации в зоне влияния объекта.

Таблица 7

Средства экологического мониторинга в зоне воздействия объекта УХО в пределе ЗЗМ

Организация биомониторинга потенциально опасных объектов.

Биомониторинг – информационная система наблюдений, оценки и прогноза состояния биообъекта как компонента природной среды.

Задачи биомониторинга:

1. Наблюдение за состоянием природных биосистем, находящихся в зоне влияния потенциально опаных объектов;

2. Оценка характера уровней трендов и темпов изменений происходящих в структурных единицах этих систем;

3. Выбор индикаторных биосистем оперативно и однозначно реагирующих на изменение окружающей среды выраженными легкорегистрируемыми и сохраняющимися длительное время ответными реакциями;

4. Оценка характера и уровней воздействия на окружающую среду производственного объекта и отдельных его элементов на разных этапах и в разных режимах функционирования посредством анализа ответных реакций происходящих в биоиндикаторных биосистемах;

5. Определение пределов обратимости изменений происходящих в природных биосистемах под воздействием производственного объекта или пределов их упругой устойчивости и уровня допустимой нагрузки, не приводящей к гибели, деградации;

6. Прогноз возможных изменений состояния природных биосистем под воздействием производственного объекта с использованием имитационного моделирования;

7. Выработка рекомендаций по снижению и ликвидации негативных эффектов воздействия потенциально опасных объектов на природные системы.

Организация проведения биомониторинга

Для организации проведения биомониторинга применяются различные виды исследований:

1.Создание выделенных пробоплощадоки проведения на них анализа воздействия объекта. Эта система построена на выделении большого списка переменны, во многих случаях неприемлема из-за ограниченности ресурсов и малой информативности.среди прочих недостатков- опора на концепцию ПДК (применима только для определения максимально разовых воздействий, прогнозирование долговременных воздействий на ОС, рассчитывание определенных эффектов, способных проявляться в следующих поколениях).

Для достоверных данных при использовании этого подхода могут быть использованы одни и те же методики к одним и тем же объектам в течении длительного времени. Должны сравниваться данные, полученные при временной динамике и использоваться контрольные фоны и сравнении с ними полученных данных.

Рисунок-Схема. Пробоотбор

2.Предварительное исследование биологических видов, отличающихся на данной территории в лабораторных условиях с целью выделения наиболее чувствительных к действию данного фактора биоиндикаторов. Сложность подхода- методическая. Необходима идентификация видового разнообразия, это требует временных затрат. В дальнейшем для внесения поправок требуется изучение механизмов адаптации компенсации живых организмов. Это затрудняет прогнозирование последствий воздействия опасных объектов, особенно отдаленных. Эффективность работы биоиндикатора в полевых условиях может отличаться от лабораторных.

3.Экстраполирование опыта исследования подобного ПОО того же класса. Недостатком этого подхода является возможное смещение шкалы биоиндикаторов, под влиянием отличающихся местных условий, в связи с этим возможно появление адаптационных механизмов, ранее неизвестных.

Общий недостаток всех трех методов- высокая погрешность на стадии пробоотбора.

4.Выделение пробных площадок полигонов в зонах влияния ПОО, на которых накапливаются данные о влиянии ПОО на ОС.

В отличие от классического подхода к биомониторингу в отношении объекта ПОО следует разделить мониторинги:

1.Диагностический, в течении длительного влияния объекта. Для этого необходимо выбирать экологические системы, способные к интегральному ответу на комплексное воздействие и появление кумулятивного эффекта.

2. Оперативный, который позволяет быстро оценить состояние среды в районе опасного объекта при любой нештатной ситуации. Основное требование к биологическим объектам- их чувствительность, низкие пороги и незначительное оказывание ответа на реакцию.

3.Поскольку задачей биоанализа является адаптация и развитие методической базы эколого-аналитического контроля, обеспечение деятельности по развитию ХО, необходима организация информационно-измерительной базы в виде эколого- аналитической лаборатории, включающей в себя:

а) мобильную систему пробоотбора и экспресс-оценки состояния биообъектов;

б) систему учета и хранения проб;

в) аккредитованную лабораторию химического анализа проб почвы, воды, донных отложений, биообъектов, микробиологического анализа тех же проб. Указанные лаборатории позволяют вести контроль в зонах влияния ПОО в районе малых зон (ПДК), что сделает возможным достоверный прогноз поведения и тенденций накопления специфических загрязняющих веществ в природных средах и биообъектах.

Для мониторинга ХОО имеет значимость оперативность данных, которая исключала бы подробность анализов в разных точках пробоотбора. эта разновидность мониторинга должна учитывать поправки на возможность изменения объекта (адаптация, компенсация) на всё возрастающее действие объекта.

В связи с тем, что суперэкотоксиканты относятся к нестабильным соединениям, в окружающей среде находятся недолгое время, разрушаются под действием факторов ОС и вступая в химические реакции с природными веществами, биомониторинг загрязненной местности должен включать организацию экспериментального загрязнения и данные о трансформации природных объектов под воздействием данных полютантов. Для решения данных проблем в зоне влияния ПОО создаются экологические полигоны, ориентированные на получение оперативных данных о влиянии объекта на ОС.

Рисунок-схема биомониторинга санитарной зоны и региона, прилегающего к предприятию, его связь с подсистемами мониторинга.

Рисунок. Подсистемы экологического мониторинга.

Основные направления идентификации экологических полигонов:

1.Изучение трансформации (реакции, особенности и скорости самовосстановительных пределов насыщения порогов воздействия), экологических и экосоциальных систем под влиянием отдельных полютантов и продуктов их превращения;

2.Разработка схем и систем комплексного экологического мониторинга;

3. Выявление спектра видов животных и растений индикаторов, аккумуляторов и деструкторов по каждому конкретному полютанту;

4.Разработка схем и систем ремедеации и рекультивации земель, подвергшихся трансформации по каждому конкретному полютанту.

Выбор биоиндикаторных объектов.

Биоиндикатор - это система того или иного уровня организации, по состоянию которой судят о естественном или антропогенном изменениях в среде.

Оценка качества ОС с помощью анализа состояния биоиндикаторов, определенным образом реагирующих на изменение окружающей среды.

Преимущества биоиндикации:

1.Биоиндикаторы постоянно присутствуют в среде и вырабатывают стойкие ответные реакции на появление внешнего воздействия, в том числе залповые и кратковременные, позволяющие адекватно судить о концентрации даже спустя длительное время, что важно при проведении периодических мониторинговых наблюдениях и не всегда удается сделать с помощью анализа физико-химических методов среды;

2.Биоиндикаторы, способные вырабатывать индикаторные ответные реакции на комплексное воздействие, исключая необходимость подробного анализа состава и уровня содержания физических и химических компонентов, снижая финансовые и временные затраты на проведение исследований;

3.Биоиндикаторы позволяют судить не только о содержании в среде загрязнителей физического, химического и биологического происхождений, но и о скорости в природе загрязняющих процессов, а также о возможных путях распространения загрязнителей, помогая прогнозировать изменение качества ОС в перспективе;

4.Оценка характера ответных реакций биоиндикаторов, их длительности, амплитуды и обратимости. Необходимо для разработки критериев экологического нормирования качества ОС, позволяя определить пределы допустимой нагрузки на ОС.

Ограничения биоиндикации:

1.Необходимость привлечения специалистов биологов различного узкого профиля, способных собрать материал и интерпретировать грамотно результат;

2.В ряде случаев биоиндикаторы не способны обозначить причины изменения в ОС при многофакторном воздействии(воздействия на индикаторы неодинаково и определить основную тенденцию ответных реакций могут лишь один или два из них);

3.До сих не разработаны четкие и однозначные критерии оценки, значимости изменений происходящих в индикаторных биосистемах при внешнем воздействии, отсутствует универсальная шкала измерения уровня ответных реакций биоиндикаторов, позволяющая определить порог ПДУ(отклонения), значений биологических параметров от нормы, тем самым нормировать нагрузку с экологической стороны.

Требования к выбору биоиндикаторов

1.Доступность индикаторов для изучения возможности наблюдения за его изменяющимися характеристиками в природе (удовлетворительные объекты в природной среде являются доминирующими)

А) оседлость, связанная с неподвижным образом жизни или со слабой активностью;

Б) достаточно длительный цикл жизни, сравнимый со сроками проведения мониторинга;
в) простота обнаружения, сбора или отлова при условии наличия оборудования и специалиста.

2. Принадлежность биоиндикатора к естественной экосистеме, необходимо избежать выбора таких биоиндикаторов как:

А) популяции, адаптированные к существованию антропогенного изменения условий, в процессе микроэволюции;

Б) популяции синантропных видов тесно связанных с человеком коменсальными или паразитическими связями;

В) окультуренные или одомашненные виды, появившиеся в результате селекции;

Г) компоненты экосистем, нехарактерные для данной местности;

3.Чувствительного ряда характеристик биоиндикатора по отношению к существующим внешним воздействиям на фоне его общей устойчивости, а также специфичность ответных реакций.

Биотестирование - оценка качества компонентов ОС по ответным реакциям организмов, являющихся тест- объектами (организмы, культивируемые в контролируемых лабораторных исследованиях и используемые в качестве биоиндикаторов чувствительного типа при оценке состояния компонентов ОС).

Активный биомониторинг заключается в применении компонентов природы в лабораторных условиях с последующем заселением биотест-объекта.

Пассивный биомониторинг использует только природных биоиндикационных организмов в естественных условиях и постоянном взаимодействии с факторами внешней среды.

Ответные реакции надорганизменных биосистем характеризуется достаточно большим временем запаздывания от нескольких недель до нескольких лет, что не позволяет использовать их в оперативном биомониторинге, в то же время они позволяют более адекватно оценить изменения в экосистемах, произошедших за определенный промежуток, спрогнозировать варианты воздействия дальнейшего развития экосистем.

Выбор регистрируемых параметров биоиндикации

Чтобы не запутаться в потоке биоинформации, необходимо их свернуть (то есть выбрать наиболее необходимые из них, по значениям которых можно судить об интенсивности воздействия в целом по состоянию биоиндикатора).

Критерии:

1. Достоверность (незначительная в пределах статистической погрешности величина ошибок, возникающая на практике при получении информации). Ошибки могут быть методическими, техническими, репрезентативными, субъективными;

2. Полнота и объективность (достаточность объема информации для адекватного суждения о качественных свойствах объекта по полученным количественным данным);

3. Однозначность полученной информации, наличие большого статистического ряда;

4. Доступность и оперативность(возможность получения требуемой информации с помощью изменяющихся материально-технических, методологических и организационно-финансовых средств в необходимом количестве за минимальный срок);

5. Полезность (возможность сравнения полученной информации с другими массивами данных), необходимость использования информации для принятия решения.

Выбор стандартов сравнения

Данные о состоянии в прошлом до воздействия ПОО на среду.

Выбор времени и периодичности наблюдений

1. За 1-2 года до строительства объекта;

2. С момента начала строительства, в ходе эксплуатации объекта, конверсионные мероприятия;
проводятся в летний сезон (с мая по октябрь). Указанный сезон должен быть разделен на меньшие временные интервалы, соответствующие времени отбору разовых проб. Указанная частота отбора проб зависит от характеристик биоиндикаторов(длительность жизненного цикла, наличие миграционного цикла, наличия групп организмов- биоиндикаторов, особенности естественной сезонной динамики).

Таким образом, в течении каждого вегетационного сезона возможны однократные (во время пика проявления функциональных свойств биоиндикатора), двукратные (в начале и в конце), трехкратные (весна, лето, осень), помесячные (в случае выраженных функциональных и более частые наблюдения за состоянием биоиндикаторов в природных экосистемах).

Выбор методик сбора, обработки, анализа биологических данных:

Метод обеспечения биомониторинга включает в себя набор методических средств, описаний, алгоритмов, необходимых для корректировки его транспортировки, хранения, подготовки для анализа собственно анализа в лабораторных условиях, а также формировании баз данных и математической обработки полученной информации.

Выбор методики осуществляется исходя из присутствия в международной системе стандартизации с учетом региональных особенностей, материально-технических, кадровых обеспечений. Существующий ряд методик для определения качества:

1.ИСО -6341;

2.ИСО -73.46;

3.ИСО – 86.92;

4.ИСО – 10.229;

5.ИСО – 10.253;

6.ИСО- 10.706;

7.ИСО- 10.712;

8.ИСО- 11.348;

9.ИСО – 12.890;

10.ИСО – 14.699;

11.ИСО – 15.552.

Для оценки качества морской воды с использованием рыб, водорослей, микроорганизмов, ракообразных в лабораторных условиях. Однако методики оценки качества компонентов ОС с помощью природных биоиндикаторов отсутствуют в государственной и международной системах стандартизации, поэтому при организации биомониторинга наибольшее затруднение вызывает вопрос использования конкретных методик в биоиндикации.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: