Гигиенические параметры использования стронция

    Идеальный биологический  индикатор должен удовлетворять  ряду требований:

- быть характерным для данных условий, иметь высокую численность в данном экотопе;

- обитать в данном месте в течение ряда лет, что дает возможность проследить динамику загрязнения;

- находиться в условиях, удобных для отбора проб;

- характеризоваться положительной корреляцией между концентрацией загрязняющих веществ в организме-индикаторе и объекте исследования;

- обладать высокой толерантностью по отношению к широкому спектру токсичных веществ;

- ответная реакция биоиндикатора на определенное физическое или химическое воздействие должна быть четко выражена, то есть, специфична, легко регистрироваться визуально или с помощью приборов;

- биоиндикатор должен использоваться в естественных условиях его существования;

- биоиндикатор должен иметь короткий период онтогенеза, чтобы была возможность отслеживания влияния фактора на последующие поколения.

    В целях биоиндикации радиоактивного загрязнения почв наиболее удобны малоподвижные почвенные обитатели с длительным периодом развития (дождевые черви, многоножки, личинки жуков). 

    Большое значение  в индикации даже сравнительно  невысоких уровней загрязнения почв радионуклидами имеет исследование изменений характерных морфологических признаков у видов почвенных членистоногих. Подобные нарушения чаще обусловлены генными мутациями, вызванными радиоактивным облучением. В незагрязненных частях ареала у этих видов такие признаки меняются незначительно. К наиболее заметным отклонениям в загрязненных условиях относятся изменения в распределении щетинок на теле ногохвосток, бессяжковых, двухвосток, щетинохвосток, многоножек.

    Хорошим индикатором  загрязнений водоемов радионуклидами являются моллюски озерно-прудовые и рачки-дафнии, которые могут быть рекомендованы в качестве тест-объектов этого вида загрязнений. Реакция моллюсков на повышенное содержание радионуклидов в водоеме выразилась в изменении окраски тела и раковины, морфометрических показателей, угнетении генеративного и пластического обменов, нарушении реакции эмбрионов на климатические условия сезона. У дафний в загрязненных водоемах наблюдались гибель части особей в популяции, увеличение плодовитости и размеров тела.

    В водных экосистемах надежным биоиндикатором радиационной обстановки являются также водные растения. В частности, элодея канадская или водяная чума, хорошо развивающаяся в пресных и солоноватых водах, интенсивно накапливает радионуклиды 90Sr, 137Cs, которые не выявляются при стандартном радиационном контроле вод. Этот вид можно широко использовать в отстойниках для очистки сточных вод от радионуклидов .

    В наземных экосистемах к хорошим индикаторам, накапливающим радионуклиды, в частности  90Sr, относятся сфагновые мхи, хвоя сосны и ели, крапива двудомная, мать-и-мачеха, полынь обыкновенная, клевер розовый, клевер ползучий, тимофеевка луговая, подмаренник, мышиный горошек, звездчатка жестколистная, ландыш майский, гравилат речной, ежа сборная, пырей гребенчатый и др. По мере накопления радионуклидов этими растениями содержание марганца в их золе снижается в 3-10 раз ( Туровцев, 2004 ).

    8 Токсикологические методы оценки воздействия присутствующей дозы стронция на компоненты биоты

    Биотестирование - это один из приемов исследования в биологическом мониторинге, который используется для определения степени повреждающего действия химических веществ, потенциально опасных для живых организмов в контролируемых экспериментальных лабораторных или полевых условиях путем регистрации изменений биологически значимых показателей (тест-функций) исследуемых тест-объектов, с последующей оценкой их состояния в соответствии с выбранным критерием токсичности.

    Цель биотестирования - выявление на гидробионтах степени  и характера токсичности воды, загрязненной биологически опасными  веществами и оценка возможной  опасности этой воды для водных  и других организмов. 

    В качестве  объектов для биотестирования  применяются разнообразные тест-организмы - подопытные биологические объекты, подвергающиеся воздействию определенных доз или концентраций ядов, вызывающих у них тот или иной токсический эффект, который регистрируется и оценивается в эксперименте. Это могут быть бактерии, водоросли, беспозвоночные, а также позвоночные животные.

    Для гарантированного  выявления присутствия токсического  агента неизвестного химического состава должен использоваться набор объектов, представляющих различные группы сообщества, состояние которых оценивается по параметрам, относящимся к разным уровням интегральности.

    Под биотестом  понимается оценка (испытание) в  строго определенных условиях  действия вещества или комплекса  веществ на живые организмы  путем регистрации изменений того или иного биологического (или физиолого-биохимического) показателя исследуемого объекта по сравнению с контролем. Главное требование к биотестам - чувствительность и быстрота ответа, четкая реакция на внешние воздействия. Различают острые и хронические биотесты. Первые рассчитаны на получение экспресс-информации о токсичности исследуемого вещества для данного тест-организма, вторые - на выявление долговременного эффекта действия токсикантов, в частности малых и ультрамалых концентраций ( Туровцев, 2004 ).

 

    Cобственный опыт

    Тема: Определение  экологического статуса территории  на содержание стронция

    Цель: выявление неблагоприятных участков исследуемого региона и дифференцированние оценки их загрязнения стронцием

    Методика: Способ осуществляется путем биотестирования и включает отбор проб биоиндикаторов, высушивание их до постоянного веса, выделение усредненной пробы, определение в ней содержания общего стронция, сравнение полученных значений с установленными данными, по выходу за пределы которых определяют экологический статус территории, при этом в качестве биоиндикаторов используют укосы дикорастущих растений лугово-степной растительности или монокультур однолетних и многолетних сельскохозяйственных растений, отбор проб производят во время фенофазы цветения путем полного выкашивания растительности с 1 м2 последних в количестве, равном для территории крупного региона 1 проба на 1000-5000 га, а для локального агроценоза в количестве 1 проба на 100 га, при этом выделение стронция из усредненной пробы проводят концентрированной азотной кислотой с последующим определением его в экстракте методом атомной адсорбции, а сравнение полученных значений ведут с фоновым содержанием стронция в воздушно-сухой массе средних укосов дикорастущей растительности. Для сравнения получаемых данных используют значения фонового содержания стронция в воздушно-сухой массе средних укосов дикорастущей растительности в пределах от 20 до 500 мг/кг.

   Ход работы: Для биотестирования Варгашинского района Курганской области площадью 10000 га отбираем 10 образцов средних укосов дикорастущих видов лугово-степной растительности. Для этого равномерно по территории района во время фенофазы цветения растительности выбираем 10 мест отбора. На растительность накладываем рамку размером 1×1 м и фиксируем площадку в зависимости от густоты травостоя, но таким образом, чтобы объем растительной массы с каждой площадки был не менее 1 кг. Наземную часть травяного покрова в пределах рамки полностью срезаем ножом или иным подходящим для этого инструментом. Высота среза растений не менее 3 см от поверхности почвы. Образцы растений высушиваем до воздушно-сухого состояния в сушильном шкафу в течение 3 ч при температуре 105°С, затем охлаждаем в эксикаторе и взвешиваем. Повторяем высушивание в течение 1 ч и последующее взвешивание до тех пор, пока не достигаем постоянного веса (разница в весе при двух последовательных взвешиваниях должна быть не более 0,1% от исходного веса пробы). Высушенную пробу предварительно измельчаем и методом квартования отбираем среднюю пробу массой не менее 200 г. Выделение стронция проводим следующим образом. Отбираем от высушенной квартованной пробы навеску 1 г и измельчаем в лабораторной мельнице IKA All basic с частотой оборотов 25000 в минуту до размера частиц 0,001-0,1 мм. От измельченной массы на аналитических весах берем навеску 100 мг, которую помещаем в полиэтиленовую коническую пробирку объемом 50 мл (типа Rustech) и заливаем концентрированной азотной кислотой объемом 1 мл. В таком виде анализируемый образец выдерживаем не менее 1 часа. Затем объем дистиллированной водой доводим до 50 мл; осадок отфильтровываем, а экстракт анализируем на содержание валового стронция методом атомной адсорбции на атомном спектрофотометре «ААС Квант Z.ЭТА». При наличии 10 анализируемых проб результаты измерений усредняем ( www. Partkom.com. ).

 

    Выводы

    По результатам исследования можно сказать, что основными источниками поступления стронция (в большей степени его окисла) являются промышленные сточные воды различных производств, в сельскохозяйственном производстве - фосфорные и фосфорсодержащие удобрения и мелиоранты. Природным источником является процесс выветривания пород и минералов.

    Распространение, поведение и концентрирование токсиканта в природных средах зависит от рельефа (уклона местности в области промышленной зоны, податливости субстрата деградации и др.), климатических условий (температурного режима воздуха и почвы, количества выпадаемых осадков на единицу площади, скорости ветра), физико-химического, биологического и питательного состояния почв (наличие и соотношение микроорганизмов и грибов, окислительно-восстановительные и кислотно-щелочные условия, наличие элементов минерального питания и др.), а также путей поступления (с постоянными и временными водными потоками, с осадками из атмосферы, испарением минерализованных грунтовых вод) и других факторов.

    Являясь элементом активного биопоглощения и накопления, а также аналогом кальция, стронций легко поступает в пищевые цепи из почвы в растения и животные организмы, аккумулируясь в определенных органах и тканях. В растениях- в механических тканях вегетативных органов, у животных - в костной ткани, почках и печени. Но в зависимости от биологических особенностей организма и свойств среды элемент накапчивается в различных количествах и выводится с разной скоростью.

    Стронций угнетает  развитие микроорганизмов, относя большинство из них в зону резистентности, нарушает рост и жизнедеятельность грибов, беспозвоночных и ракообразных. Радионуклид стронция вызывает мутации на генетическом уровне, что впоследствии проявляется в морфологических изменениях.

    Токсикант обладает высокой миграционной способностью, особенно в жидкой среде (водоемы, почвенный раствор, проводящие ткани растении, желчь и кровеносная система и человека и животных). Но в определенных почвенно-экологических условиях происходит его осаждение и аккумуляция.

    Стронций ингибирует поступление кальция и отчасти фосфора в живые организмы. При этом нарушается структура мембран и опорно-двигательной системы, состава крови, мозговой жидкости и др..

    Исследуя аналитические методы определения токсиканта в образцах можно сделать вывод о том, что многие методы способны конкурировать с рентгенофлуорисцентным анализом, и даже превосходят его по чувствительности, но на ряду с этим имеют некоторые недостатки. Например: необходимость предварительного отделение, осаждение определяемого элемента, мешающее влияние посторонних элементов, существенное влияние матричного состава, наложение спектральных линий, длительные пробоподготовка и плохая воспроизводимость результатов, высокая стоимость аппаратуры и её эксплуатации.

    Также биологические методы тестирования являются группой высокочувствительных методов анализа и выгодно отличаются своей простотой, сравнительной неприхотливостью к лабораторным условиям, дешевизной и универсальностью.

 

    Предложения

    В регионах радиоактивного загрязнения меры защиты населения должны быть направлены:

    -на снижение содержания радионуклидов в растительных и животных продуктах питания с помощью агромелиоративных и зооветеринарных мер. У животных, получавших сорбенты стронция (сульфат бария, бентонит и на их основе модифицированные препараты), при аварии на ЧАЭС с помощью указанных мер удавалось добиться 3-5 кратного снижения депонирования радионуклидов в костной ткани животных;

    -на технологическую переработку загрязненного сырья;

    -на кулинарную обработку пищевых продуктов, замену загрязненных пищевых продуктов на чистые.

     При работе с радиоактивным стронцием необходимо соблюдать са-нитарные правила и нормы радиоактивной безопасности с применением специальных мер защиты в соответствии с классом работ.

     В профилактике последствий облучения большое внимание следует уделять повышению резистентности организма пострадавших (рациональное питание, здоровый образ жизни, спорт и др.).

    Изучение и регулирование поступления и накопления стронция в элементах экосистем представляет собой комплекс сложных трудоемких и энергетически затратных мероприятий лабораторных и полевых исследований. Поэтому лучшим способом предотвращения поступления токсиканта в ландшафты и организмы является мониторинг в области экологически опасных объектов - источников загрязнения.

 

 

 

 

 

 

 

    Список использованной литературы

    1 Исидоров В. А., Введение в химическую экотоксикологию: Учебное пособие. – СПб.: Химиздат, 1999. - 144 с.: ил.

    2 Каплин В. Г., Основы экотоксикологии: Учебное пособие. - М.: КолосС, 2006. - 232 с.: ил.

    3 Кабата-Пендиас А., Пендиас X. Микроэлементы в почвах и растениях: Пер. с англ. - М.: Мир, 1989. - 439 с.:ил.

    4 Орлов Д.С., Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении: Учебное пособие для хим., хим.-технол. и биол. спец. вузов/Д.С. Орлов, Л.К. Садовникова, И.Н. Лозановская.- М.: Высш. шк.,- 2002.- 334 с.: ил.

    5 Полуэктов Н.С., Мищенко В.Т., Аналитическая химия стронция: Учебное пособие. – М.: Наука, 1978.- 223 c.

    6 В.Д. Туровцев В.Д., Краснов В.С., Биоиндикация: Учебное пособие. - Тверь: Твер. гос. ун-т, 2004. - 260 с.