НАЦІОНАЛЬНИЙ ГІРНИЧИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Значення біоіндикації в системі комплексного екологічного моніторингу навколишнього середовища Доповідач: зав. каф. екології НГУ, д. б. н., проф., Горова Алла Іванівна
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 в атмосфері та ареалів їх розповсюдження
Визначення токсикантів у водоймах, річках та шляхів їх міграції
Визначення токсикантів у ґрунтах, шляхів їх міграції у системі грунт-рослина-твариналюдина
БІОЛОГІЧНИЙ МОНІТОРИНГ
ГЕНЕТИЧНИЙ МОНІТОРИНГ
Біотестування стану навколишнього середовища за реакціями організмів, популяцій та екосистем
Біотестування стану навколишнього середовища за цитогенетичними показниками
Визначення допустимого навантаження на окремі організми та екосистеми
Визначення допустимих навантажень на геном
Визначення допустимих навантажень на регіон з санітарногігієнічних і еколого-економічних позицій
Розробка критеріїв та введення норм, що обмежують негативний вплив техногенних факторів на біологічні системи
Прогнозування віддалених наслідків впливу техногенних факторів на компоненти екосистем та генофонд
Розробка та впровадження в народне господарство технологічних засобів зменшення впливу хімічних та радіаційних факторів на різні організми, екосистеми
Формування банка даних про стан компонентів навколишнього середовища
ГЕНЕТИЧНИЙ МОНІТОРИНГ Біотестування мутагенності навколишнього середовища за цитогенетичними показниками
Тест-системи, що враховують генотоксичність екотоксикантів
Облік хромосомних змін в клітинах діагностичних систем
1.Тест Єймса 2 Тест ВТН традесканції 3. Мікроядерний тест еритроцитів 4 Цитофотометрія ДНК 5. Люминисцентний аналіз 6 Каріометрія
1.Хромосомний аналіз в клітинах кісного мозку ссавців 2. Метафазний аналіз хромосом в клітинах рослин та тварин 3 Облік патологій мітозу та мейозу 4 Рівень фертильності полових клітин
Моніторинг мутагенної напруженості середовища за цитогенетичними змінами на популяційному рівні
Облік хромосомних ушкоджень в клітинах людини в умовах “ін вітро” та “ін віво”
Облік летальних хромосомних та генних мутацій у мишей та інших організмів
Облік домінантних мутацій у людини за наступними показниками
1.Рівень спонтанних абортів 2 Мертвонародження 3. Облік вроджених пороків розвитку: ретинобластоми, нефробласоми, катаракти, ахондроплазії та ін. 4. Реєстрація безплідних браків 5 Облік хворих раком 6 Облік ушкоджень імунної системи
Формування банка даних про генетичні ушкодження Встановлення кореляцій між рівнем мутагенної напруги та генетичними ушкодженнями в популяції людини
Прогнозування віддалених наслідків мутагенних факторів на різні організми
Розробка профілактичних та лікарських заходів з попередження та зменшення генетичних аномалій
ДОВКІЛЛЯ
Природногеографічні умови в місці проживання
Токсико-мутагенний фон
Духовна атмосфера в соціумі
Фізичне благополуччя
ЗДОРОВ’Я ЛЮДИНИ Соціальне благополуччя Матеріальна спадщина
Духовне благополуччя
Геном, конституція організму
Емоційна та ментальна структура організму
СПАДКОВИЙ ФАКТОР Структурна схема факторів, що впливають на стан здоров’я людини
0. ЕКОЛОГО-СОЦІАЛЬНИЙ МОНІТОРИНГ 1.2 ЕКОЛОГІЧНИЙ СТАН НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА
1.1 ЗДОРОВ’Я НАСЕЛЕННЯ
2.1 ПРИРОДНИЙ РУХ НАСЕЛЕННЯ
Показники природного руху населення 3.1. Народжуваність 3.2 Смертність 3.3 Смертність дітей у віці до 1 року
2.2 ЗДОРОВ’Я ДІТЕЙ
2.3 ЗДОРОВ’Я ДОРОСЛИХ
Поширення захворювань 3.4 Захворювань всього 3.5. Інфекційні та паразитарні хвороби 3.6. Хвороби ендокринної системи 3.7 Хвороби крові та кровотворних органів 3.8 Психічні розлади 3.9 Хвороби нервової системи та органів чуття 3.10 Хвороби системи кровообігу 3.11 Хвороби органів дихання 3.12 Хвороби органів травлення 3.13 Хвороби сечостатевої системи 3.14 Хвороби шкіри та підшкірної клітковини 3.15 Хвороби кістково-м'язової системи 3.16 Вроджені аномалії розвитку 3.17 Новоутворення
2.4 ГЕНЕТИЧНЕ ЗДОРОВ’Я НАСЕЛЕННЯ
Показники генетичних вад популяції 3.18 Вроджені аномалії (вади розвитку) дитячого населення 3.19 Смертність дітей у віці до 1 року
2.5 АТМОСФЕРНОГО ПОВІТРЯ І ТЕРИТОРІЇ В ЦІЛОМУ
2.6 ГІДРОСФЕРИ
2.7 ПЕДОСФЕРИ
Біотести:
Біотести:
Біотести:
3.22 Стерильність пилку рослин на дослідній території.
3.24 Хромосомні аберації в клітинах біоіндикаторних рослин, та гідробіонтів
3.27 Хромосомні аберації в клітинах біоіндикаторів
3.23 Мікроядерний тест в соматичних клітинах дітей дошкільного віку, що мешкають на дослідній території
3.20 Новоутворення у дитячого населення
3.25 Мітотична активність в меристематичних клітинах біоіндикаторів, та гідробіонтів 3.26 Мікроядерний тест в клітинах гідробіонтів
3.28 Мітотична активність в меристематичних клітинах біоіндикаторів 3.29 Генні мутації тест ВТН у традесканції клон 02
3.21 Новоутворення у дорослого населення
ЕКОЛОГО-ГЕНЕТИЧНА НЕБЕЗПЕКА ДЛЯ ЛЮДИНИ ТА БІОТИ ЕКОЛОГІЧНА НЕБЕЗПЕКА ДЛЯ ЛЮДИНИ ТА БІОТИ
Структурна схема еколого-соціального моніторингу
Міністерство освіти і науки України Міністерство охорони здоров’я України Національна комісія з радіаційного захисту населення України Верховної Ради України Узгоджено Державний санітарний лікар України _____________С.П. Бережнов «____» _________ 2006 р.
ОБСТЕЖЕННЯ ТА РАЙОНУВАННЯ ТЕРИТОРІЇ ЗА СТУПЕНЕМ ВПЛИВУ АНТРОПОГЕННИХ ЧИННИКІВ НА СТАН ОБ’ЄКТІВ ДОВКІЛЛЯ З ВИКОРИСТАННЯМ ІНТЕГРАЛЬНИХ ЦИТОГЕНЕТИЧНИХ МЕТОДІВ ОЦІНКИ (Методичні рекомендації)
Рекомендовано НМЦ вищої освіти Міністерства освіти і науки України для використання у навчальному процесі Лист № 14/18.2-510 від 27.02.06.
Київ 2006
УПП i =
(П (П
комф комф
− П поточ − П крит
) )
(1)
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.
1 n 1 n (Пкомф − Ппоточ ) IУППj = ⋅ ∑УППi = ⋅ ∑ n i=1 n i=1 (Пкомф − Пкрит )
(2)
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
(ІУПУ1 + ІУПУ2 + ІУПУ3) 3
ІУППбіоінд =
(3)
ІУППбіоінд. – інтегральний умовний показник ушкодження тест-систем біоіндикаторів; ІУПУ1, ІУПУ2, ІУПУ3 – інтегральні показники біоіндикації якості атмосфери, гідросфери та педосфери, відповідно.
ІУПУпопул= 0,4·ІУПУ1 + 0,3·ІУПУ2 + 0,3·ІУПУ3 ,
(4)
ІУППпопул. - інтегральний умовний показник ушкодження загального здоров'я; ІУПУ1 - фізичне здоров'я дітей; ІУПУ2 – фізичне здоров’я дорослого населення, ІУПУ3 – генетичне здоров’я населення Інтегральний показник, що характеризує природний рух населення ІУПУ
дем .
=
1 ( УПУ m
1
+ УПУ
2
+ УПУ
3
)
(5)
де УПУ1 - народжуваність; УПУ2 – смертність; УПУ3 – смертність дітей у віці до 1 року. Методика розрахунку умовних показників здоров’я населення та стану навколишнього середовища
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
Діапазон чисельних значень показників пошкодженості
Рівень пошкоджень біосистем та здоров'я
Діапазон чисельних значень показника захищеності
Рівень захищеності
Стан біосистем та здоров'я людини
Оцінка екологічної ситуації
0,000 ÷ 0,150
Низький
1,000 ÷ 0,850
Високий
Сприятливий
Еталонна
0,151 ÷ 0,300
Нижче середнього
0,849 ÷ 0,700
Вище середнього
Насторожуючий
Задовільна
0,301 ÷ 0,450
Середній
0,699 ÷ 0,550
Середній
Конфліктний
Незадовільна
0,451 ÷ 0,600
Вище середнього
0,549 ÷ 0,400
Нижче середнього
Загрозливий
Незадовільна
0,601 ÷ 0,750
Високий
0,399 ÷ 0,250
Низький
Критичний
Катастрофічна
0,751 і вище
Максимальний
0,249 ÷ 0,000
Мінімальний
Небезпечний
Катастрофічна
Шкала оцінки стану здоров'я людини та екологічної ситуації
УНІФІКОВАНА ВИМІРНА ШКАЛА ОЦІНКИ ПОКАЗНИКІВ, ЩО ХАРАКТЕРИЗУЮТЬ СТАН ОБ’ЄКТІВ ДОВКІЛЛЯ ЗА ТОКСИКО-МУТАГЕННИМ ФОНОМ, ДЛЯ ПРИЙНЯТТЯ УПРАВЛІНСЬКИХ РІШЕНЬ Категорія екологічної безпеки територій за токсикомутагенним фоном
Діапазон оцінок УПУ
Ознаки прийняття управлінських рішень Рівень ушкодженості біосистем
Стан біосистем
Види управлінських рішень
Безпечна
0,000-0,250
Низький і нижче за середній
Еталонний і сприятливий
Інформаційний періодичний регламентний контроль. Визначення еталонних територій з УПУ≤0,150, які вимагають особливої охорони і можуть бути використані в якості контролю
Помірно небезпечна
0,251-0,500
Середній
Конфліктний і загрозливий
Нормуючий, періодичний регламентний контроль. Визначення територій з нормативним рівнем ушкодженності біосистем з УПУ≤0,300, встановлення причин та ступеню відхилення від нормативних показників та засоби для досягнення нормативних показників.
Небезпечна
0,501-0,750
Вище за середній
Критичний
Тактично-стратегічні дії і постійний регламентний контроль. Визначення джерел і компонентного складу забруднювачів, розробка реабілітаційних заходів, щодо поліпшення стану довкілля і біологічних систем.
Надзвичайнонебезпечна
0,751-1,000
Високий
Катастрофічний
Радикальна зміна тактики і стратегії. Особливий регламентний контроль. Визначення меж територій з катастрофічним станом. Розробка цілеспрямованих заходів, щодо відновлення екологічного стану ушкоджених територій та біосистем.
Аналіз токсико-мутагенного фону на контрольній території АР Крим (Мис Мартьян, НБС, Сотера) Показники
Роки 1990-1995
1996-2000
2001-2005
0,91±0,13
0,67±0,11
1,98±0,20
0,072
0,048
0,182
2,5±0,22
1,2±0,15
3,4±0,26
0,103
0,036
0,149
2,4±0,21
3,2±0,24
5,0±0,31
0,048
0,076
0,138
2,7±0,24
7,7±,038
6,2±0,34
0,031
0,161
0,122
5,4±0,32
7,9±0,39
12,0±0,46
0,071
0,123
0,208
0,065
0,089
0,160
Потенційна мутагенність атмосферного повітря 1. Частота стерильних клітин пилку, %
1*
2
3
4
5
ІУПУст.п
Мутагенність території 2. Частота мікро ядер в клітинах епітеліоцитів ротової порожнини дітей д/с. Сонечко, на 1 кл
0,013±0,001
0,003±0,0002
0,015±0,001
0,072
0,016
0,083
3. Мутагенність грунтів Частота аберантних хромосом в кореневій меристемі Allium cepa L., %
3,1±0,55
3,9±0,61
4,7±0,67
0,061
0,106
0,122
4. Токсичність ґрунтів Мітотичний індекс в кореневій меристемі Allium cepa L., ‰
129,0±15,4
126,0 ±14,4
124,8±12,5
0,122
0,131
0,146
0,092
0,131
0,146
ІУПУт.м.гр
Мутагенність природних вод 5. Частота аберантних хромосом в кореневій меристемі Allium cepa L., %
6. Токсичність природних вод, Мітотичний індекс в кореневій меристемі Allium cepa L., ‰
3,0±0,54
3,3±0,56
3,5±0,78
0,056
0,072
0,083
126,0±12,6
120,0±12,0
116,0±11,0
0,156
0,222
0,267
УПУт.м.вод ІУПУ**
0,106 0,081
0,147 0,080
0,175 0,129
Токсичність атмосери
Токсичність грунтів
Мутагенність грунтів
Токсико-мутагенна активність довкілля
1 0,9 0,8 0,7
УПУ
0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 Нікополь
Жовті Води
Вільногірськ
Павлоград
Солоний лиман
Місто
Оцінка токсико-мутагенної активності об'єктів довкілля Дніпропетровської області за результатами біоіндикації
промислових
центрів
Стан нав колишнього середов ища За
ка
Міста рп
ат
тя
с.
на
а
ьк Ні к іт ля
с.
вс
0,1 0,
8
09 06
0,
9 0,
0,2
По
им
ро
е ль
ід з по
н ік Ні ко
жо
ць
ди не
Во га
ті
г
д
Рі
ра
ий
ог
ив
ар
ет
рд
оп Кр
іп р АР
Дн
О
М
ов
Кр
он
21
1 0
0,3 0,
16
0,
0,
0,
45
3
1
0,
0,
45 3 0, 48 3
2
55
8
53 50
46 0, 2 45 7 0, 45 0, 6 47 0 0, 0, 434 41 4
5
0,
0,
0 0 ,4 37 0,
36
33
34
0,
0,6
рв
д
во
ра
2
0,
74
8 0,
63
0,7
Ж
Че
ог
0,4
лі до
вл
0,5
Се
Па
ІУ П У
5
0,8
0
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 за тестом “Величина мітотичного індексу” у меристематичних клітинах фітоіндикаторів
Результати досліджень мутагенності ґрунтів за тестом “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 моніторингу довкілля; – 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 їх спрямованої рекультивації; – Розробити реабілітаційні програми щодо поліпшення стану довікілля і здоров’я населення