Июл 17 2001

О ПРОБЛЕМЕ ОПЕРАТИВНОГО КОНТРОЛЯ

Опубликовано в 22:36 в категории Экология Черного моря

О ПРОБЛЕМЕ ОПЕРАТИВНОГО КОНТРОЛЯ

СОСТОЯНИЯ БИОКОСНЫХ СИСТЕМ

(СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ ШЕЛЬФ ЧЕРНОГО МОРЯ)

М.М. Зацерклянный1, А.О. Кравчук2, И.Г. Золотарева2,

О.П. Кравчук2, В.П. Пунько3

1Госуправление экоресурсов в Одесской области, Украина

2Одесский национальный университет им. И.И. Мечникова, Украина

3"Бюро минеральных ресурсов", г. Одесса, Украина

PROBLEM OF THE OPERATIVE CONTROL OF A CONDITION

OF BIOINERT SYSTEMS

(NORTHWEST SHELF OF THE BLACK SEA)

M. Zacerklianny1, A. Kravchuk, I. Zolotariova, O. Kravchuk2, V. Punko3

1State Administration of Ecoresourses in the Odessa Region, Ukraine

2 Odessa national university, Odessa

3"Bureau of mineral resources", Odessa, Ukraine

The modern estimation of an ecological situation does not reflect structural changes of technogenic processes in a shelf of the Black Sea. The authors analyze various variants of an estimation of ecological failures and offer to discharge carbonaceous matter in bottom deposits as object of geochemical and toxicological investigations.

Оптимистические выводы об улучшении экологической обстановки в бассейне Черного моря не совсем корректно обосновываются ослаблением экономической деятельности прибрежных государств. При подобной аргументации с равным правом можно утверждать, что "тотальная война" с природой в настоящее время уступила место "точечным ударам" изменяющим не интенсивность, а структуру техногенных воздействий.

Структурная перестройка техногенных процессов проявляется при новых условиях хозяйствования в латентном развитии различных стадий

экологических нарушений, которые своевременно не обнаруживаются традиционными методами контроля.

Явные очаги загрязнения связаны с участившимися в последние годы химическими авариями в бассейнах Дуная, Днестра, Южного Буга, Днепра и на шельфе Черного моря. Изучение крупномасштабных выбросов токсических веществ (ТВ) носит формальный характер и ограничивается выводами о разбавлении потоков загрязнения в водной среде как факторе "абсолютной безопасности".

Неопределенность природоохранной стратегии становится причиной появления ранее не известных источников загрязнения. Серьезные опасения вызывает несовместимость имеющихся технологий и сырья при переходе на новые источники обеспечения. Недооценка этого мощного фактора рассеяния ТВ становится прецедентом размещения вредных производств на территории Украины. В частности, организация переработки фосфоритов Магриба усугубляется перевалкой руд в портах и транспортировкой в центральные районы страны.

До настоящего времени природоохранные исследования продолжаются в рамках концепции экологической безопасности, которая базируется на сомнительном нормировании загрязнения. При этом игнорируется общеизвестная истина, что регламентация химического окружения разрабатывалась исключительно для условий прямого воздействия на живые организмы (питьевая вода, воздух, пищевые продукты). Безуспешные попытки создания общегосударственных стандартов качества для объектов геологической среды (почвы, донные осадки) объясняются недостаточным перечнем нормируемых веществ и разнообразием промежуточных звеньев миграции. Применение более оптимальных региональных оценок геохимических параметров доиндустриальных сред (почвы под курганами, ископаемые почвы) также не соответствуют современной природной обстановке.

Тенденция перехода к принципиально новой природоохранной политике на основе концепции экологического риска отмечена в резолюции ЮНЕП ООН (Организация Программы ООН по окружающей среде), принятой в ноябре 1991 года. Изменения в стратегии и тактике народнохозяйственных решений предполагают не нормирование, а сведение к минимуму проектируемых вредных воздействий. Прогноз экологических изменений и оценка факторов риска возможны при использовании гибких схем контроля, действующих по принципу "ожидать неожиданное" [1].

Привлечение концепции экологического риска для оценки качества морской среды отличается многообразием подходов. Некоторые аспекты проблемы обеспечения оперативного контроля техногенных воздействий выявляются при геоэкологических исследованиях на северо-западном шельфе Черного моря.

Методологическую основу изучения морской среды составляет учение В.И. Вернадского о биокосных системах, которые образуют в биосфере закономерные структуры, состоящие одновременно из косных и живых тел. Геохимические особенности биокосных систем проявляются в сочетании биогенной, физико-химической и механической миграции.

Представления об иерархической структуре биокосных систем существенно упрощают разграничение уровней организации природных объектов. Для биокосной системы шельфовой области Черного моря выделяется ряд подсистем низшего ранга, которые в генерализованном виде соответствуют известным схемам ландшафтного и ландшафтно-геохимического районирования. Это снимает противоречия, связанные с использованием термина "ландшафт" для водных объектов. Структурным центром биокосной системы шельфа являются донные осадки, формирование которых контролируется всеми упомянутыми формами миграции. Изучение загрязнения осадочной толщи в настоящее время включает два основных направления – биогеохимическое и токсикологическое. Наиболее приоритетные позиции занимает сочетание обеих систем контроля экологических нарушений. Эффективность обобщения материала заметно повышается при статистическом анализе многомерных связей измеряемых признаков.

Единая сеть комплексного опробования средообразующих компонентов обеспечивает четкую привязку фактического материала во времени и пространстве. При формальном применении различных критериев и несоответствии методических принципов оценки параметров среды, каждая из систем оперативного контроля становится независимой на этапе лабораторных и камеральных работ. Это ограничивает поиск генетической связи измеряемых параметров, учитывая вероятность пространственного разобщения источников и последствий загрязнения.

Часто наблюдаемое отсутствие коррелятивной связи геохимических и токсикологических данных находит отражение при построении геоэкологических карт. Выделяемые геохимические аномалии наиболее тесно связаны с источниками ТВ и формируют "ареалы токсического резерва" загрязнения. В свою очередь, токсикологические показатели служат для оконтуривания "ареалов токсического риска", где заметно действие наиболее мобильных загрязняющих веществ [2].

Дальнейшая разработка методики оперативного контроля экологических нарушений основана на совершенствовании двух главных направлений изучения морских осадков.

Геохимические исследования ограничиваются оценкой уровней накопления какой-либо группы компонентов в общей массе осадка. Выявляемые закономерности распределения вещества в этом случае оказываются зависимыми от доминирующего природного фактора. Например, повышение валовых содержаний многих химических элементов характерно для пелитовых илов. Обогащение осадка глинистым веществом или кластогенными компонентами может ошибочно соизмеряться с различной степенью загрязнения.

Снижение избирательности геохимических взаимодействий служит своеобразным индикатором техногенных нарушений, но подобное явление наблюдается на шельфе и при контрастном изменении условий осадконакопления. Примером служит район дельты Дуная, где разделение геохимических ассоциаций осложняется "гомогенизацией" вещества под действием речного стока. Наиболее интенсивно накопление гетерогенного материала развивается в геохимическом барьерном контуре, приуроченном к полосе пелитовых илов [3].

Становится очевидным, что установление общих закономерностей осадочного процесса не всегда соответствует целям геоэкологических исследований. Положительное решение проблемы контроля возможно лишь при изучении составляющей осадков, непосредственно связанной с жизнедеятельностью морских организмов. Поэтому выделение геохимических ассоциаций, формирующихся при участии процессов биологического поглощения, рассматривается нами как основная задача биогеохимического раздела исследовательской программы.

Биогеохимические процессы имеют более универсальное значение, чем сорбционный механизм фиксации вещества в морской среде. Анализ парагенетических связей компонентов в донных отложениях Черного и Средиземного морей показал, что на фоне тотального накопления гетерогенного материала в толще илов отчетливо проявлен механизм биоминералогического концентрирования тяжелых металлов карбонатными осадками. Четкий литологический контроль накопления тяжелых металлов выделяется в ранг региональной закономерности. Интенсивное концентрирование кадмия в карбонатной составляющей осадков отмечено в районе дельты Дуная. Миграционный поток тяжелых металлов выходит за пределы геохимического барьера "река-море" и локализуется в зоне ракушечников "Мидиевого поля". Подобные закономерности установлены и в других районах шельфа [3].

Основной биогеохимический механизм концентрирования вещества в донных осадках шельфа обеспечивается организмами с карбонатной функцией. Биогенные карбонаты составляют наиболее однородную в генетическом отношении крупнозернистую часть осадков. Это существенно упрощает отбор, сепарацию и анализ проб.

Выделение биогенной составляющей в ранг основного объекта исследований исключает методическое разобщение геохимического и токсикологического контроля.

Токсикологические исследования базируются на разработке методов биотестирования и биоиндикации. Системы биотестирования характеризуют реакции лабораторных тест-объектов на изменение абиотических параметров среды. Результаты измерений зависят от выбора методики эксперимента, а также нарушений исходного состояния проб в процессе отбора и хранения.

Недостатки биотестовых систем снижаются при наблюдении патологических нарушений в организмах, развивающихся in situ. Достоверный анализ среды обеспечивается соответствием системы биоиндикации основному биогеохимическому механизму фиксации загрязнения. Один из вариантов биоиндикации разрабатывается на основе изучения бентосных фораминифер.

Бентосные фораминиферы как организмы с коротким жизненным циклом являются наиболее чувствительным индикатором изменения условий обитания, вплоть до внутрииндивидуальных флуктуаций. Анализ отклонений в развитии фораминифер включает видовое разнообразие, количество живых форм, особенности морфологии и внутреннего строения раковин [4].

В различных районах северо-западного шельфа Черного моря изучены 28 видов фораминифер. Морфологические нарушения гомеостаза развития наиболее четко проявлены у Ammonia tepida, Canalifera parkerae, Elphidium ponticum и Porosononion martcobi и включают: двойникование раковин, отсутствие скульптуры, изгибание ряда камер (нарушение навивания), недостаточное развитие последней камеры, отклонения от нормального типа камер и размера. Как правило, разнообразие типов морфологических нарушений согласуется с количеством видов, подверженных нарушению развития. Эта позиция имеет принципиальное значение при количественной оценке токсического эффекта [3].

Дальнейшая оптимизация методики связана с изучением степени поражения минералообразующих функций индикаторных организмов. Установлено, что биогенные карбонаты в нормально развитых фораминиферах представлены кальцитом стехиометричного состава. В карбонатах при наличии морфологических нарушений обнаруживается переменное количество метастабильных фаз, представленных арагонитом.

Выделенные морфогенетические признаки нестабильности развития организмов обусловлены влиянием токсичных соединений, локализующихся в биогенных компонентах донных осадков. Кристаллизация арагонита контролируется активной ролью изоморфных замещений и нарушением функций органической матрицы в условиях загрязненной среды.

Соотношение кристаллических модификаций карбоната кальция в раковинах бентосных фораминифер служит интегральным показателем изменений экологической обстановки. Количество арагонита в индикаторных организмах измеряется с помощью рентгеновской дифрактометрии или инфракрасной спектроскопии.

Таким образом, процессы биологического минералогенеза в шельфовой зоне Черного моря играют ведущую роль в аккумуляции токсических веществ. Сопряженный анализ геохимических и биоминералогических особенностей карбонатной составляющей осадков снижает методическое разобщение основных разделов геоэкологических исследований. Новый принцип количественной оценки патологических изменений в организмах-индикаторах базируется на определении соотношения полиморфных модификаций карбоната кальция при нарушении морфогенетических показателей стабильности развития бентосных организмов.

Литература

1. Исаев Е.Н., Клубов С.В., Прозоров Л.Л., Бондарчук Е.А. Геоэкология и оценка воздействия на окружающую среду при освоении минерально-сырьевых ресурсов // Разведка и охрана недр. – 1992. - №6. - С. 35-38.

2. Кравчук О.П., Пунько В.П., Кадурин В.Н., Сучков И.А. Геотоксикология морской среды. – Одесса: Астропринт, 1996. – 216 с.

3. Кравчук А.О. Бентосные фораминиферы как биоминералогические индикаторы загрязнения донных осадков Черного моря // Перспективы.- 1999. - № 3-4 (7-8). – с. 149-158.

4. Yanko V., Ahmad M., Kaminski M. Morphological deformities of benthic foraminiferal tests in response to pollution by heavy metals: implications for pollution monitoring. – Jour. of Foraminiferal Research, v. 28, №3, July 1998.

Нет пока ответов

Комментарии закрыты.