Значення біоіндикації в системікомплексного екологічногомоніторингу навколишнього

середовища

Доповідач: зав. каф. екології НГУ,

д. б. н., проф., Горова Алла Іванівна

НАЦІОНАЛЬНИЙ ГІРНИЧИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Метою роботи є:

- Оцінка стану довкілля за цитогенетичними показниками

біоіндикаторів, які характеризують загальний токсико-мутагенний фон,

що обумовлений дією хімічних та радіаційних забруднювачів довкілля;

- Встановлення уніфікованих критеріїв оцінки впливу на стан здоров’я

населення шкідливих факторів навколишнього середовища

- Визначення рівнів екологічної небезпеки для людини та біоти

- Визначення рівнів еколого-генетичної небезпеки для людини та біоти

Схема моніторингу навколишнього середовища

ГЕОХІМІЧНИЙ МОНІТОРИНГ

Визначення токсикантів ватмосфері та ареалів їхрозповсюдження

Біотестування станунавколишнього середовища зареакціями організмів, популяційта екосистем

БІОЛОГІЧНИЙ МОНІТОРИНГГЕНЕТИЧНИЙМОНІТОРИНГ

Формування банка даних про стан компонентів навколишнього середовища

Біотестування станунавколишнього середовищаза цитогенетичнимипоказниками

Визначення допустимогонавантаження на окремі організмита екосистеми

Визначення допустимихнавантажень на геном

Розробка та впровадження внародне господарствотехнологічних засобівзменшення впливу хімічних тарадіаційних факторів на різніорганізми, екосистеми

Визначення допустимих навантажень на регіон з санітарно-

гігієнічних і еколого-економічних позицій

Розробка критеріїв та введення норм, що обмежують негативнийвплив техногенних факторів на біологічні системи

Визначення токсикантів уводоймах, річках та шляхів їхміграції

Визначення токсикантів уґрунтах, шляхів їх міграції усистемі грунт-рослина-тварина-

людина

Прогнозування віддаленихнаслідків впливу техногеннихфакторів на компонентиекосистем та генофонд

ГЕНЕТИЧНИЙ МОНІТОРИНГ

Біотестування мутагенності навколишнього середовища зацитогенетичними показниками

Моніторинг мутагенної напруженості середовищаза цитогенетичними змінами на популяційному

рівні

Тест-системи, щовраховують

генотоксичністьекотоксикантів

1.Тест Єймса2 Тест ВТНтрадесканції3. Мікроядерний тестеритроцитів4 ЦитофотометріяДНК5. Люминисцентнийаналіз6 Каріометрія

1.Хромосомнийаналіз в клітинахкісного мозкуссавців2. Метафазнийаналіз хромосомв клітинах рослинта тварин3 Облік патологіймітозу та мейозу4 Рівеньфертильностіполових клітин

Облікхромосомнихзмін в клітинахдіагностичних

систем

Облік хромосомнихушкоджень в клітинахлюдини в умовах “інвітро” та “ін віво”

Формування банка даних про генетичні ушкодження

Облік летальниххромосомних та геннихмутацій у мишей таінших організмів

Облік домінантних мутаційу людини за наступними

показниками

1.Рівень спонтанних абортів2 Мертвонародження3. Облік вроджених пороківрозвитку: ретинобластоми,

нефробласоми, катаракти,

ахондроплазії та ін.

4. Реєстрація безпліднихбраків5 Облік хворих раком6 Облік ушкоджень імунноїсистеми

Встановлення кореляцій міжрівнем мутагенної напруги тагенетичними ушкодженнями в

популяції людини

Прогнозування віддаленихнаслідків мутагенних факторів на

різні організми

Розробка профілактичних талікарських заходів з

попередження та зменшеннягенетичних аномалій

Структурна схема факторів, що впливають на стан здоров’я людини

ДОВКІЛЛЯ

Природно-

географічні умови

в місці

проживання

Духовна

атмосфера в

соціумі

Матеріальна

спадщина

Емоційна та

ментальна

структура

організму

СПАДКОВИЙ ФАКТОР

Геном, конституція

організму

Соціальне благополуччя Духовне благополуччя

ЗДОРОВ’ЯЛЮДИНИ

Фізичне благополуччя

Токсико-мутагенний фон

0. ЕКОЛОГО-СОЦІАЛЬНИЙ МОНІТОРИНГ

1.1 ЗДОРОВ’Я НАСЕЛЕННЯ 1.2 ЕКОЛОГІЧНИЙ СТАН НАВКОЛИШНЬОГОСЕРЕДОВИЩА

2.4 ГЕНЕТИЧНЕЗДОРОВ’ЯНАСЕЛЕННЯ

Показникигенетичних вадпопуляції

3.18 Вродженіаномалії (вадирозвитку) дитячогонаселення

3.19 Смертністьдітей у віці до 1

року

3.20

Новоутворення удитячогонаселення

3.21

Новоутворення удорослогонаселення

2.1

ПРИРОДНИЙРУХ

НАСЕЛЕННЯ

Показникиприродного рухунаселення

3.1.

Народжуваність

3.2 Смертність

3.3 Смертністьдітей у віці до 1

року

Поширення захворювань3.4 Захворювань всього3.5. Інфекційні та паразитарніхвороби3.6. Хвороби ендокринноїсистеми3.7 Хвороби крові такровотворних органів3.8 Психічні розлади3.9 Хвороби нервової системи таорганів чуття3.10 Хвороби системикровообігу3.11 Хвороби органів дихання3.12 Хвороби органів травлення3.13 Хвороби сечостатевоїсистеми3.14 Хвороби шкіри та підшкірноїклітковини3.15 Хвороби кістково-м'язовоїсистеми3.16 Вроджені аномалії розвитку3.17 Новоутворення

2.2

ЗДОРОВ’ЯДІТЕЙ

2.3

ЗДОРОВ’ЯДОРОСЛИХ

ЕКОЛОГО-ГЕНЕТИЧНАНЕБЕЗПЕКА ДЛЯ ЛЮДИНИ ТА БІОТИ

2.5

АТМОСФЕРНОГОПОВІТРЯ ІТЕРИТОРІЇ ВЦІЛОМУ

2.6 ГІДРОСФЕРИ 2.7

ПЕДОСФЕРИ

Біотести:

3.22 Стерильністьпилку рослин надослідній території.

3.23 Мікроядернийтест в соматичнихклітинах дітейдошкільного віку, щомешкають надослідній території

Біотести:

3.24 Хромосомніаберації в клітинахбіоіндикаторнихрослин, тагідробіонтів

3.25 Мітотичнаактивність вмеристематичнихклітинахбіоіндикаторів, тагідробіонтів

3.26 Мікроядернийтест в клітинахгідробіонтів

Біотести:

3.27 Хромосомніаберації вклітинахбіоіндикаторів

3.28 Мітотичнаактивність вмеристематичнихклітинахбіоіндикаторів

3.29 Генні мутаціїтест ВТН утрадесканції клон02

ЕКОЛОГІЧНА НЕБЕЗПЕКА ДЛЯ ЛЮДИНИ ТА БІОТИСтруктурна схема еколого-соціального моніторингу

Міністерство освіти і науки УкраїниМіністерство охорони здоров’я України

Національна комісія з радіаційного захисту населення УкраїниВерховної Ради України

УзгодженоДержавний санітарний лікарУкраїни_____________С.П. Бережнов«____» _________ 2006 р.

ОБСТЕЖЕННЯ ТА РАЙОНУВАННЯ ТЕРИТОРІЇ ЗА СТУПЕНЕМ ВПЛИВУ АНТРОПОГЕННИХЧИННИКІВ НА СТАН ОБ’ЄКТІВ ДОВКІЛЛЯ З ВИКОРИСТАННЯМ ІНТЕГРАЛЬНИХ

ЦИТОГЕНЕТИЧНИХ МЕТОДІВ ОЦІНКИ(Методичні рекомендації)

Рекомендовано НМЦ вищої освітиМіністерства освіти і науки України

для використання у навчальному процесіЛист № 14/18.2-510 від 27.02.06.

Київ 2006

( )( )криткомф

поточкомф

iПП

ППУПП

−

−=

( )( )∑ ∑

= =

−

−⋅=⋅=

n

i

n

i криткомф

поточкомф

ijПП

ПП

nУПП

nIУПП

1 1

11

(1)

(2)

УППі – умовний показник пошкоджень біопараметра, спричинений

несприятливими умовами довкілля;

Пкомф. і Пкрит. – експертно встановлені значення біопараметра

в комфортних або критичних умовах;

Ппот. – реальне значення біопараметру на поточний момент.

ІУППі - один з інтегральних умовних показників пошкоджень здоров'я людини

або стану навколишнього середовища;

Пкомф., Пкрит., Ппот. - відповідно комфортне, критичне і поточне значення

одного з n показників.

Методика розрахунку умовних показників здоров’я населення

та стану навколишнього середовища

(3)(ІУПУ1 + ІУПУ2 + ІУПУ3)

3

ІУППбіоінд. – інтегральний умовний показник ушкодження тест-систем

біоіндикаторів;

ІУПУ1, ІУПУ2, ІУПУ3 – інтегральні показники біоіндикації якості атмосфери,

гідросфери та педосфери, відповідно.

ІУППпопул. - інтегральний умовний показник ушкодження загального здоров'я;

ІУПУ1 - фізичне здоров'я дітей; ІУПУ2 – фізичне здоров’я дорослого населення, ІУПУ3 – генетичне здоров’я населення

(4)

Методика розрахунку умовних показників здоров’я населення та стану навколишнього

середовища

ІУППбіоінд =

ІУПУпопул= 0,4·ІУПУ1 + 0,3·ІУПУ2 + 0,3·ІУПУ3 ,

Інтегральний показник, що характеризує природний рух населення

де УПУ1 - народжуваність; УПУ2 – смертність; УПУ3 – смертність дітей у віці до 1 року.

)(1

321. УПУУПУУПУm

ІУПУ дем ++= (5)

ЕН = 0,6 · ІУППбіоінд + 0,4 · ІУППпопул (5)

ЕН – інтегральний умовний показник, що характеризує стан соціоекосистеми;

ІУППбіоінд. – інтегральний показник стану навколишнього середовища;

ІУППпопул. – інтегральний показник стану здоров'я населення.

ГН = 0,6·ІУППбіоінд + 0,4·ІУППгенет.здор (6)

ГН – інтегральний показник, що характеризує генетичну небезпеку;

ІУППбіоінд. - інтегральний показник стану навколишнього середовища;

ІУППгенет.здор. – інтегральний показник генетичного здоров'я населення.

Методика розрахунку умовних показників здоров’я населення

та стану навколишнього середовища

КатастрофічнаНебезпечнийМінімальний0,249 ÷ 0,000Максимальний0,751 і вище

КатастрофічнаКритичнийНизький0,399 ÷ 0,250Високий0,601 ÷ 0,750

НезадовільнаЗагрозливийНижче

середнього

0,549 ÷ 0,400Вище

середнього

0,451 ÷ 0,600

НезадовільнаКонфліктнийСередній0,699 ÷ 0,550Середній0,301 ÷ 0,450

ЗадовільнаНасторожуючийВище

середнього

0,849 ÷ 0,700Нижче

середнього

0,151 ÷ 0,300

ЕталоннаСприятливийВисокий1,000 ÷ 0,850Низький0,000 ÷ 0,150

Оцінка

екологічної

ситуації

Стан біосистем

та здоров'я

людини

Рівень

захищеності

Діапазон

чисельних

значень

показника

захищеності

Рівень

пошкоджень

біосистем та

здоров'я

Діапазон

чисельних

значень

показників

пошкодженості

Шкала оцінки стану здоров'я людини та екологічної ситуації

УНІФІКОВАНА ВИМІРНАШКАЛА ОЦІНКИ ПОКАЗНИКІВ, ЩО ХАРАКТЕРИЗУЮТЬ СТАНОБ’ЄКТІВ ДОВКІЛЛЯ ЗА ТОКСИКО-МУТАГЕННИМФОНОМ, ДЛЯ ПРИЙНЯТТЯ

УПРАВЛІНСЬКИХ РІШЕНЬ

Радикальна зміна тактики і стратегії. Особливийрегламентний контроль. Визначення межтериторій з катастрофічним станом. Розробкацілеспрямованих заходів, щодо відновленняекологічного стану ушкоджених територій табіосистем.

КатастрофічнийВисокий0,751-1,000Надзвичайно-

небезпечна

Тактично-стратегічні дії і постійнийрегламентний контроль. Визначення джерел ікомпонентного складу забруднювачів, розробкареабілітаційних заходів, щодо поліпшення станудовкілля і біологічних систем.

КритичнийВище засередній

0,501-0,750Небезпечна

Нормуючий, періодичний регламентнийконтроль. Визначення територій з нормативнимрівнем ушкодженності біосистем з УПУ≤0,300,

встановлення причин та ступеню відхилення віднормативних показників та засоби длядосягнення нормативних показників.

Конфліктний ізагрозливий

Середній0,251-0,500Помірнонебезпечна

Інформаційний періодичний регламентнийконтроль. Визначення еталонних територій зУПУ≤0,150, які вимагають особливої охорони іможуть бути використані в якості контролю

Еталонний ісприятливий

Низький інижче засередній

0,000-0,250Безпечна

Види управлінських рішеньСтан біосистемРівеньушкодже-ності

біосистем

Ознаки прийняття управлінських рішеньДіапазоноцінок УПУ

Категоріяекологічної

безпеки територійза токсико-

мутагеннимфоном

Аналіз токсико-мутагенного фону на контрольній території АР Крим (Мис Мартьян, НБС, Сотера)

0,1290,0800,081ІУПУ**

0,1750,1470,106УПУт.м.вод

0,2670,2220,156

116,0±11,0120,0±12,0126,0±12,66. Токсичність природних вод,

Мітотичний індекс в кореневій меристемі Allium cepa L., ‰

0,0830,0720,056

3,5±0,783,3±0,563,0±0,545. Частота аберантних хромосом в кореневій меристемі Allium cepa L., %

Мутагенність природних вод

0,1460,1310,092ІУПУт.м.гр

0,1460,1310,122

124,8±12,5126,0 ±14,4129,0±15,44. Токсичність ґрунтів Мітотичний індекс в кореневій меристемі Allium cepa L., ‰

0,1220,1060,061

4,7±0,673,9±0,613,1±0,553. Мутагенність грунтів Частота аберантних хромосом в кореневій меристеміAllium cepa L., %

0,0830,0160,072

0,015±0,0010,003±0,00020,013±0,0012. Частота мікро ядер в клітинах епітеліоцитів ротової порожнини дітей д/с. Сонечко, на 1 кл

Мутагенність території

0,1600,0890,065ІУПУст.п

0,2080,1230,071

12,0±0,467,9±0,395,4±0,325

0,1220,1610,031

6,2±0,347,7±,0382,7±0,244

0,1380,0760,048

5,0±0,313,2±0,242,4±0,213

0,1490,0360,103

3,4±0,261,2±0,152,5±0,222

0,1820,0480,072

1,98±0,200,67±0,110,91±0,131*1. Частота стерильних клітин пилку, %

Потенційна мутагенність атмосферного повітря

2001-20051996-20001990-1995

РокиПоказники

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

Нікополь Жовті Води Вільногірськ Павлоград Солоний лиман

Місто

УПУ

Токсичність атмосери Токсичність грунтів Мутагенність грунтів Токсико-мутагенна активність довкілля

Оцінка токсико-мутагенної активності об'єктів довкілля промислових центрів

Дніпропетровської області за результатами біоіндикації

0,453 0,5

08

0,638

0,552

0,462

0,456

0,434

0,099

0,532

0,745

0,365 0,4

14

0,210

0,068

0,437

0,483

0,470

0,161

0,453

0,331

0,457

0,340

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

Павлоград

Сел ідо во

Чер воногр

адКр ивий Р

іг Ж

овті Води

Марга

нець О

рдж онікід зе

Ніко

пол ь

Дн іпропетро вс

ьк АР К

рим с.Н

ікіта

Закарпатт

я с.П

оляна

Міста

ІУП

У

Стан нав колишнього середов ища Інтегральне здоров ’я населення

Порівняльна характеристика стану навколишнього середовища та

інтегрального здоров’я населення у гірничопромислових центрах України

Картографування м. Дніпропетровська за токсичністю атмосферного

повітря за тестом „Стерильність пилку рослин”

Результати досліджень токсичності ґрунтів затестом “Величина мітотичного індексу”

у меристематичних клітинах фітоіндикаторів

Результати досліджень мутагенності ґрунтів затестом “Аберантність хромосом”

у меристематичних клітинах фітоіндикаторів

Результати досліджень стану здоров’я дорослих м.

Дніпропетровська

Стан інтегрального здоров’я населення Дніпропетровської області на 2004 рік

Перспективи впровадження результатів роботи:

– Впровадження цитогенетичного моніторингу в Державну систему моніторингудовкілля;

– Розробка екологічних карт України;

– Визначення стану загального та генетичного здоров’я людини

– Визначення рівнів екологічної та еколого-генетичної небезпеки для людини та біоти;

– Виділення екологічно чистих території для рекреаційних цілей, та патогенних зон для їхспрямованої рекультивації;

– Розробити реабілітаційні програми щодо поліпшення стану довікілля і здоров’янаселення