Файл: Туровцев. Биоиндикация.pdf

141 

при  выщелачивании,  потреблении  растениями,  эрозии  и  дефляции.  Пер-

вый  период  полуудаления  (удаление  половины  от  начальной  концентра-

ции) тяжелых металлов значительно варьирует для различных элементов и 

составляет для цинка – 70-310, меди – 310-1500, кадмия – 13-110, свинца – 

740-5900  лет.  Среди  тяжелых  металлов  13  (Be,  Al,  Cr,  As,  Se,  Ag,  Cd,  Sn, 

Sb,  Ba,  Hg,  Te,  Pb)  токсичны  во  всех  своих  водно-,  щелоче-,  кисло-

растворимых соединениях. Среди них группу неорганических экотоксинов 

возглавляет 

кадмий, свинец и ртуть

 (Пурмаль, 1998). 

Объем современного производства свинца составляет более 2,5 млн т 

в  год.  В  результате  производственной  деятельности  в  природные  воды 

ежегодно попадает 500–600 тыс. тон свинца, а через атмосферу на поверх-

ность земли его оседает около 450 тыс.тон. В воздух основная часть свин-

ца  (260  тыс.тон)  выбрасывается  с  выхлопными  газами  автотранспорта, 

меньше (30 тыс.тон) – при сжигании каменного угля. Ежегодный прирост 

содержания  свинца  в  воздухе  –  5%,  а  удвоение  его  количества  в  воздухе 

происходит за 14 лет. Величина ПДК свинца в воздухе – 3 мкг/м

3

, в почве – 

2-3  мг/кг,  в  воде  –  0,03  мг/л.  Среднее  содержание  свинца  в  большинстве 

растений  –  2-3  мг/кг.  С  растительной  пищей  свинец  попадает  в  организм 

животных и человека. Содержание свинца в воздухе в значительной мере 

зависит  от  использования  бензина  с  добавлением  тетраэтилсвинца.  В  на-

стоящее время в России только 25% бензина производится без добавления 

тетраэтилсвинца.  У  позвоночных  животных  свыше  90%  всосавшегося 

свинца фиксируется в костях, а также во внутренних органах. При непол-

ноценном  питании  поступление  свинца  в  кровь  увеличивается.  Содержа-

ние свинца в хлорированной водопроводной воде больше, чем в нехлори-

рованной. 

В воздух кадмий, как и свинец, поступает при сжигании угля, нефте-

продуктов,  природного  газа  на  теплоэлектростанциях,  с  газовыми  выбро-

сами предприятий, производящих или использующих кадмий, с внесением 

142 

в почву минеральных удобрений и навоза. Попадая с неочищенными сто-

ками  промышленных  предприятий  в  природные  водоемы,  растворѐнный 

кадмий осаждается и накапливается в донных отложениях. Кадмий наряду 

со свинцом и ртутью не является жизненно необходимым металлом. Буду-

чи как бы аналогом цинка, кадмий способен замещать цинк в цинкосодер-

жащих ферментах с потерей их ферментативных свойств. У человека вса-

сывание  в  кровь  водно-пищевого  кадмия  находится  на  уровне  5%,  а  воз-

душного – до 80 %. Длительное воздействие аэрозоля оксида кадмия, по-

ступающего  в  альвеолы  с  табачным  дымом,  способствует  развитию  рака 

легких.  Табак  –  растение,  в  наибольшей  степени  аккумулирующее  соли 

кадмия  из  почвы  –  до  2  мг/кг,  при  предельно-допустимом  содержании 

кадмия в основных продуктах питания - 0,01-0,1 мг/кг. Больше всего кад-

мия накапливается в почках и печени, что приводит к развитию почечной 

недостаточности. 

Высокой токсичностью обладают пары ртути и ее соединения. Сама 

жидкая  ртуть  не  обладает  выраженными  токсическими  свойствами.  ПДК 

ртути в воздухе – 3∙10

-5

  мг/м

3

, воде – 5∙10

-5

  мг/л.  Примерно  половина  вы-

бросов ртути в окружающую среду природного происхождения (из-за де-

газации  земной  коры).  При  поступлении  в  легкие  ртуть  задерживается 

почти полностью, в организм человека поступает в наибольшей мере с ры-

бопродуктами, накапливается преимущественно в печени и почках. 

Алюминий 

– наиболее распространенный металл, на его долю прихо-

дится 8,8% массы земной коры. Его содержание в живом веществе в есте-

ственных  условиях  составляет  в  среднем  5∙10

-3

%.  Однако  в  живых  орга-

низмах  алюминий  не  выполняет  какой-либо  физиологической  функции, 

отличается  крайне  низкой  биофильностью  (0,0006),  относится  к  слабовы-

раженным инертным элементам. У человека алюминий сравнительно легко 

выводится  из  организма,  его  накопление  и  проявление  токсичности  на-

блюдаются при нарушении функции почек. В водоемах под влиянием ки-

143 

слотных  дождей,  растворяющих  природные  малорастворимые  алюмоси-

ликатные  породы,  повышается  концентрация  катионов  алюминия,  что 

приводит к гибели рыб, земноводных, моллюсков. У человека соединения 

алюминия вызывают развитие хрупкости костей, анемии, нарушение речи 

и ориентации. Среди пищевых продуктов наиболее высокая концентрация 

алюминия отмечена в чае (20 мг/г). 

Концентрация  тяжѐлых  металлов  в  растениях  в  значительной  мере 

зависит от их содержания в почве, а в теле животных – от их количества в 

пище. Имеют значение также видовые особенности растений и животных. 

Животные поглощают только подвижные формы элементов, поэтому кон-

центрация  загрязнителя  в  животных  будет  отражать  фактическую  загряз-

ненность экосистемы, а не потенциальную, которую получают при опреде-

лении концентрации загрязнителя в почве или растениях. 

Хорошим  индикатором  загрязнений  окружающей  среды  тяжѐлыми 

металлами  является  их  содержание  в  организме  позвоночных  животных, 

особенно млекопитающих, а также почвенных беспозвоночных. При выбо-

ре  видов  позвоночных  в  качестве  биоиндикаторов  необходимо  руково-

дствоваться следующими критериями (Степанов, Попов и др., 1987): 

1. Выбранные виды должны принадлежать к разным звеньям трофо-

динамической  цепи.  Степень  концентрации  тяжѐлых  металлов  и  многих 

других токсикантов постепенно увеличивается от биокостной среды (поч-

вы)  к  автотрофам  (зелѐным  растениям)  и  далее  к  гетеротрофам,  достигая 

максимума  в  организмах  крупных  хищников.  Следовательно,  для  биоин-

дикации  необходимо  отобрать  представителей  растительноядных  (зерно-

ядных), насекомоядных, хищных позвоночных. 

2. У избранных видов должны отсутствовать большие миграции, так 

как  накопление  токсичных  веществ  в  организме  прямо  пропорционально 

уровню загрязнения окружающей среды. 

144 

3. Для сравнимости данных по различным районам лучше брать для 

анализа особи одних и тех же видов с широкими ареалами. 

4. Виды должны обладать сравнительно высокой эврипотентностью, 

т. е. встречаться в различных местообитаниях. 

5. Желательно использовать виды, живущие в естественных сообще-

ствах и не связанные с человеком. 

6. Виды должны быть сравнительно многочисленными, легко добы-

ваемыми. 

В водоемах этим требованиям удовлетворяет следующая цепь: 

вода, 

донный грунт

 – 

водные растения

 – 

водные беспозвоночные

 – 

плотва

 – 

су-

дак

. Судак – повсеместно одна из самых загрязненных рыб. Лучшим инди-

катором  из  земноводных  является 

зеленая  жаба

,  из  пресмыкающихся  – 

прыткая ящерица

, т.к. они питаются наземными беспозвоночными. Птицы 

– наиболее подвижные позвоночные, многие из них улетают на зимовку. В 

связи с этим они мало пригодны для целей мониторинга загрязнения среды 

обитания. Более перспективны в этом отношении оседлые виды. 

Среди  млекопитающихся  в  Европейской  части  России  названным 

критериям  больше  всего  удовлетворяют: 

обыкновенная  бурозубка

, 

евро-

пейский крот, рыжая и красная полевки

. Тяжѐлые металлы у них больше 

всего накапливаются в легких, печени, почках, костях, шкуре. Отобранные 

в  лаборатории  для  анализа  органы  и  ткани  нужно  сразу  высушить  в  су-

шильном  шкафу  при  105

0

С  и  хранить  стеклянных  бюксах,  пергаментных 

или крафтовых пакетах. 

Для  целей  биоиндикации  большой  интерес  представляет  почвенная 

фауна, составляющая 90-99% биомассы и 95% всех видов животных, вхо-

дящих в наземный биоценоз. Повсеместно наиболее чувствительной груп-

пой к воздействию загрязнений оказались 

дождевые черви

. Они достаточ-

но точно отражают концентрацию металлов в почве и накапливают метал-

145 

лы в 3-5 раз больше, чем их содержится в почве. Дождевые черви в значи-

тельной  степени  концентрируют  магний,  железо,  медь,  свинец,  марганец, 

цинк. Обычно в лесостепи 

двупарноногие многоножки

, в частности 

кився-

ки, 

также  являются  сапрофагами  и отличаются  повышенными  концентра-

циями  в  тканях  магния,  марганца,  меди,  цинка,  свинца  (Покаржевский, 

1985). 

Одним из распространенных методов биоиндикации загрязнения ок-

ружающей среды тяжѐлыми металлами и другими  токсикантами является 

выбор участков для исследований на различных расстояниях от источника 

загрязнений  в  зависимости  от его  мощности и путей  распространения  за-

грязнителей.  При  этом  учитывается  направление  преобладающих  ветров, 

течения водных потоков и т.д. Для сравнительно мощных промышленных 

предприятий  такие  участки  выбираются  на  расстоянии  0-0,5,  0,5-1,0,  1,0-

5,0, 5-10, 10-20, 20-50 км от источника загрязнений. Для контроля исследо-

вания проводят на незагрязненной территории со сходными экологически-

ми условиями. 

Учеты мелких млекопитающих и почвенной менофауны проводят на 

следующих расстояниях от автомагистралей 5-7, 20-25, 70-250, 700-1500 м 

(Королева, 1985). Придорожные (5-7 м) участки по сравнению с контроль-

ными характеризуются более высокой численностью и большим разнооб-

разием  видов  мелких  млекопитающих.  При  этом  в  их  микропопуляциях 

происходит увеличение доли самцов при снижении массы и размеров тела 

животных,  что  является  результатом  повышенных  концентраций  кадмия, 

цинка, никеля. Активно накапливают тяжѐлые металлы обыкновенная бу-

розубка  и  рыжая  полевка.  Наиболее  высокое  содержание  свинца,  цинка, 

никеля отмечается в костях; кадмия и меди – в печени обыкновенной буро-

зубки; свинца – в печени, меди – в шкуре рыжей полевки. 

У  шоссе  с  интенсивным  движением  транспорта  общая  численность 

почвенной  фауны  снижается  в  5  раз,  у  шоссе  со  слабой  интенсивностью