Мониторинг среды обитания. Химико-токсилогический анализ

Введение

Проблема сохранения природной среды и перехода современного человечества к устойчивому развитию сегодня является одной из самых важных. Охрана окружающей среды является очень сложной и многогранной задачей, которая требует для решения общих усилий стран и регионов, как глобальных, так и местных.
В различных видах научной и практической человеческой деятельности давно используется метод наблюдения, метод познания, основанный на относительно долгосрочном, целенаправленном и систематическом восприятии объектов и явлений окружающей действительности. Испытывая результаты разрушительного воздействия воды, ветра, землетрясений, лавин и т. Д., Человек уже давно реализует элементы мониторинга, накапливая опыт прогнозирования погоды и стихийных бедствий.
Мониторинг окружающей среды (мониторинг окружающей среды) представляет собой комплексную систему мониторинга состояния окружающей среды, оценки и прогнозирования изменений состояния окружающей среды под воздействием природных и антропогенных факторов.
Целями экологического мониторинга являются:
- оценка наблюдаемых изменений в окружающей среде и определение влияния человеческой деятельности;
- прогноз ожидаемых изменений в окружающей среде;
- разработка стратегий оптимальных отношений между обществом и окружающей средой;
- принятие решений для предотвращения негативных последствий человеческой деятельности.
Задачи мониторинга:
1) наблюдение за источниками, факторы антропогенного воздействия на окружающую среду и ответные действия объектов животного мира, включая воздействие на человека;
2) Оценка на основе данных наблюдений и прогнозирование уровня антропогенного воздействия на окружающую среду, ее состояние и изменения, вызванные этим воздействием. Оценка и анализ природных ресурсов, а также экологический риск;
3) прогнозирование антропогенных воздействий, естественных процессов, приводящих к дегармонизации коммуникации и нарушению саморегуляции биологических систем состояния окружающей среды и возможных изменений в ней;
4) Информационная поддержка для подготовки управленческих решений по охране природы и здоровья человека, регулированию и восстановлению качества окружающей среды, нормализации экологической ситуации в экстремальных ситуациях.


1. Химико-токсикологический анализ
1.1 Применение, значение, виды анализа


Основная задача химико-токсикологического анализа - установить характер объекта, его консистенцию и морфологический состав.
Крайне большое разнообразие объектов в химико-токсикологическом анализе определяет его особенности, заключающиеся в изоляции (или извлечении из пренебрежимо малых количеств токсиканта из достаточно большого количества образца) и необходимости анализа в большинстве случаев отдельные вещества и многокомпонентные смеси, в которых каждый определяемый компонент может влиять на последующие.
Стандартная схема химико-токсикологического анализа (рис. 1) включает методы выделения (или выделения) и очистки токсикантов, а также методы их качественного обнаружения и количественной оценки.


Рисунок 1 Химико-токсикологический анализ

Среди этих методов особое внимание, как правило, уделяется методам выделения и очистки, поскольку анализируемые системы представляют собой довольно сложные гетерогенные и многокомпонентные смеси, анализ которых сопряжен с рядом трудностей из-за селективности определения, надежности и воспроизводимости полученные аналитические данные.
Очень чувствительными и выразительными являются микрохимические методы, например, анализ капель и микрокристаллический анализ с элементами кристаллической оптики, широко используемые для анализа как органических, так и неорганических соединений, позволяющие определять токсиканты в диапазоне концентраций 0,001-0,01 г в анализе очень малых объемов анализируемых систем (от 0,01 до 0,1 мл).
Хроматографические, полярографические, люминесцентные, биологические и другие методы используются для обнаружения отдельных токсичных соединений (хинин, стрихнин, никоглина, атропин и т. д.).
В последнее время методы испытаний активно используются на основе классических цветовых реакций, которые позволяют обнаруживать токсиканты на уровне экспресс-анализа с достаточно высокой точностью и селективностью.
Перспективными в экотоксикологии являются комбинированные аналитические методы, которые объединяют эффективные методы концентрации с различными методами обнаружения и химическими датчиками.


1.2 Химико-токсикологический анализ в мониторинге среды обитания


Объекты экотоксикологических исследований чрезвычайно разнообразны

. Это вода, почва, фармацевтика, биологические объекты животного происхождения, пищевые продукты и напитки, пестициды, бытовая химия, растительность, отходы и т. Д. Поэтому комплекс прикладных проблем, решаемых экотоксикологией, далеко не прост и очень специфичен. Наиболее приоритетные из них:
1) создание современной методологии экотоксикологических исследований, позволяющей достоверно оценивать качество окружающей среды в управлении окружающей средой и интегрированное влияние ее основных экологических компонентов на живые организмы;
2) ранняя диагностика измерений в организме, обнаруженная до наступления морфологических, популяционных и других измерений;
3) разработка прикладных принципов химико-токсикологического анализа приоритетных загрязняющих веществ, включая различные методы их обнаружения, выделения и количественной оценки в объектах окружающей среды;
4) создание целенаправленного мониторинга токсикантов, вызывающих определенные отклонения в живых организмах, что позволит нам переоценить наиболее активный фактор по-новому, поскольку специфика биохимического ответа организма позволит нам отслеживать путь от эффекта к причине, то есть перейти к соответствующему токсическому агенту или узкой группе агентов, выделяя их из общей совокупности загрязняющих веществ.


2. Мониторинг среды обитания. Химико-токсилогический анализ биологическим методом
2.1 Физико-химический смысл


Биологический мониторинг окружающей среды включает биоиндикацию и биотестирование.
Использование в качестве биоиндикаторов растений, животных и микроорганизмов позволяет осуществлять биомониторинг различных средств жизни.
Биоиндикация - обнаружение и определение экологически значимых природных и антропогенных нагрузок на основе реакций живых организмов непосредственно на них в их среде обитания .
Биотестирование (биоанализ) - это процедура определения токсичности окружающей среды с помощью тестовых объектов, которые сигнализируют об опасности, независимо от того, какие вещества и какая комбинация вызывают изменение жизненно важных функций тестовых объектов.
Биотестирование проводится на уровне молекулы, клетки или организма и характеризует возможные последствия загрязнения окружающей среды для биоты, а биоиндикация - на уровне организма, населения и сообщества и характеризует, как правило, результат загрязнения.
Таким образом, биоиндикация - это метод, позволяющий судить о состоянии окружающей среды после встречи или отсутствия, особенностях развития биоиндикаторных организмов.
Биоиндикаторы - это организмы, наличие, количество или особенности развития которых служат индикаторами естественных процессов, условий или антропогенных изменений среды обитания. Условия, определяемые с помощью биоиндикаторов, называются объектами биоиндикации.
Биотестирование - метод, позволяющий в лаборатории оценивать качество объектов окружающей среды с помощью живых организмов.

2.2 Объект анализа

Биоиндикаторы (от биологического и латинского индико - я указываю, я определяю) - организмы, присутствие, количество или особенности которых служат индикаторами естественных процессов, условий или антропогенных изменений среды обитания.
Значение показателя определяется экологической устойчивостью живых систем. В зоне толерантности организм способен поддерживать свой гомеостаз. Любой фактор, если он выходит за пределы зоны толерантности для данного организма, является стрессовым. В этом случае организм реагирует с ответом различной интенсивности и продолжительности, проявление которого зависит от вида и является индикатором его значения показателя. Именно ответ определяет методы биоиндикации.
Многолетний опыт ученых из разных стран по мониторингу состояния окружающей среды показал преимущества, которые обладают индикаторные организмы:
● в условиях хронических антропогенных нагрузок они могут даже реагировать на относительно слабые удары из-за кумулятивного эффекта;
● реакции проявляются, когда накапливаются критические значения суммарной дозовой нагрузки (биокумулятивные);
● обобщать (кумулятивно) воздействие всех биологически важных воздействий без исключения и отражать состояние окружающей среды в целом, включая ее загрязнение и другие антропогенные изменения;
● исключить необходимость регистрации химических и физических параметров, характеризующих состояние окружающей среды;
● позволяют фиксировать скорость происходящих изменений;
● создать возможность выявить тенденции в развитии природной среды;
● может указывать пути и места накопления в экологических системах различных видов загрязнителей и ядов, возможные пути их попадания в пище человека;
● создать возможность судить о степени токсичности любых веществ, синтезированных человеком для дикой природы и для себя, и они позволяют контролировать их действие.
Представители всех «царств» живой природы могут быть использованы в качестве биоиндикаторов