Экологический мониторинг районных и сельских территорий агропромышленного комплекса России

Введение 

В настоящее время отсутствие системы и  комплексного контроля и  надзора  экологической безопасности и  всеобъемлющего экологического мониторинга населенных пунктов  районов, городов  приводит к тому, что практически все население и учитывая населения сельской местности России, особенно в крупных  сельских населенных пунктах, подвергается суммарному (интегральному) действию большого количества неизвестных вредных и опасных веществ (токсикантов) и пестицидов применяемых для борьбы с вредителями на полях и в  животноводческих  помещениях  агропромышленного комплекса [1-33].  Возможно по этой причине и не получая квалификационной   медицинской помощи и  население не выясненной этиологии,  часто получает инвалидность, даже умирает, так и не поняв и не зная истинных  причин своих болезней [6, 7, 14]. При этом часто встречается ослабленные  и маложизнеспособные животные и птицы, обитающие    в близлежащих заброшенных территориях сельских и поселковых населенных пунктах. Живые организмы в полевых условиях, также часто   испытывают экологическую нагрузку и на этой  почве встречаются и   патологии неизвестной этиологии среди различных животных и птиц, свойственных, как для человека, так и для сельскохозяйственных, домашних и диких животных и птиц [11, 12, 13].

По этой же причине практические  врачи, не имея нужной экологической информации о видах и о количестве вредного и  опасного действия на своих пациентов многочисленных неизвестных вредных химических, техногенных и биогенных веществ (токсикантов).  При этом определяют у них болезнь практически вслепую и “лечат” их уже от вторичных или даже от неправильно  определяемых болезней, зачастую ухудшая их состояние бесполезными, иногда даже вредными лекарственными средствами [6, 7, 14].

Исходя, из такого положения  необходимо срочно рассматривать возможность введения  в практику принудительно-обязательную регистрацию и статистическое отслеживание различных видов и количества суммарного (интегрального) действия токсикантов на организм каждого человека и включая  население, сельских районов России. При этом,  учитывая место его проживания и работы, а также определять допустимый предел этого суммарного (интегрального) действия с учетом природных и физиологических особенностей организма каждого человека проживающих в городской и  сельской местности [6]. При повторным тестированием теми же микроорганизмами подтверждают устранение опасного суммарного (интегрального) действия токсикантов или принимают решение о невозможности использования экологически опасных участков и/или объектов в хозяйственной деятельности населенного пункта и о дальнейших работах по приведению их в нормальное состояние [1-30].

В настоящее время  часто не производят экологической оценки (мониторинга) всей территории населенного пункта, ни говоря уже сель и деревень  и  находящихся на ней жилых, административных, производственных объектов на предмет наличия или отсутствия в них ядовитых веществ (токсикантов), пестицидов, в том числе  гербицидов  и их опасного суммарного (интегрального) действия. Службы Госсанэпиднадзора и экологии проводят только выборочную проверку массовой концентрации конкретных вредных химических веществ, причем только на больших действующих промышленных предприятиях, использующих или производящих эти вредные вещества.

Несмотря на наличие экологических проблем и отсутствие прямой поддержки государства и администрации в сельских районах России,  население остается без внимания и поэтому возможно ни всегда сельская местность  привлекает молодежь и даже  при выборе сельских профессий [30, 32].

При выявлении экологических проблем населенных пунктов специалист, исследователь сталкивается сложностью приборов и технологии оценки, трудоемкостью, большими расходами средств и времени, а именно при проведении обширной всеобъемлющей экологической оценки. При этом для каждого вида ядовитого химического вещества требуется свой оператор, свой сложный прибор и своя сложная технология с химическими реактивами. Поэтому проверка всей используемой территории и  находящихся на ней объектов имеющимися на вооружении Госсанэпиднадзора приборами и технологиями на предмет обнаружения и определения массовой концентрации отдельных многочисленных токсикантов практически невозможна [6, 7, 14, 31].

Целью настоящей работы   является   комплексная оценка с помощью  экологического мониторинга районных и сельских территорий агропромышленного комплекса России.

Материал и методы исследования 

В настоящее работе  поставленная цель достигается тем, что в предложенном способе, включено его картографирование, оценка биологического воздействия среды и материалов проверяемых объектов на тестирующие микроорганизмы и  определение с медицинской статистикой и выделение на карте населенного пункта участки и/или объекты места  с повышенным процентом заболеваемости населения. После чего и  берут пробы  с окружающей среды (почвы, воды, воздуха), а также  на этих участках и/или пробы строительных материалов объектов и далее эти участки, тестируют с  микроорганизмами на предмет наличия в них опасного суммарного (интегрального) действия токсикантов,  учитывая угнетение жизнедеятельности и/или по гибели тестирующих микроорганизмов от суммарного (интегрального) действия в исследуемых  пробах на наличие  токсикантов. И определяют экологически опасные места, с приборами Госсанэпиднадзора.  После определения в них вид и массовую концентрацию токсикантов, и далее проводят мероприятия по защите населения от наиболее значимых из выявленных токсикантов и/или по устранению их источников. 

Результаты и обсуждение 

В предложенном способе в качестве тестирующих микроорганизмов можно использовать сперму животных, Paramecium caudatum, лиофилизированные культуры люминесцентных бактерий генно-инженерного штамма (например, биосенсоры серии “Эколюм”).  Далее их помещают в герметичные емкости с питательным водным раствором, вводят в них отдельно и/или суммарно навески из проб воздуха, почвы, воды, материала строений и т.п., взятых в обследуемом участке и/или объекте. Токсичность исследуемых проб оценивают по уменьшению жизнеспособности (угнетению и/или гибели) находящихся в растворе тестирующих микроорганизмов относительно их жизнеспособности в контрольном, питательном водном растворе без исследуемых проб.

С помощью предложенного способа тестируют, с  микроорганизмами все участки и/или объекты населенного пункта, на предмет выявления и обнаружения мест с опасным для здоровья населения суммарным (интегральным) действием  различных токсикантов. Точнее проводят профилактический биомониторинг всего населенного пункта, для раннего прогнозирования и выявления зараженных участков и/или объектов с опасным суммарным действием токсикантов, и далее отмечают их на карте населенного пункта как техногенный, биологический и химический опасные урбанизированные территорий  и назначают мероприятия по защите населения и/или по устранению источников токсикантов.

Предлагаемый способ обладает совокупностью существенных признаков и  проявляет новые свойства, заключающиеся в том, что быстро и без больших затрат средств и времени определяют тестирующими микроорганизмами места действительно опасного суммарного (интегрального) действия токсикантов на участки и/или на объекты населенного пункта. Затем с  приборами и  известными технологиями, применяемыми в Госсанэпиднадзоре и в экологических службах, определяют вид, количество, источника токсикантов. Далее проводят защитные мероприятия или устраняют их источники, после этого проводят повторное (проверочное) обследование бывших опасных мест теми же тестирующими микроорганизмами на предмет отсутствия в них ранее имевшегося опасного суммарного (интегрального) действия токсикантов или принимают решение о дальнейших работах. Также определяют возможности использования обследуемых мест и/или объектов в хозяйственной деятельности населенного пункта, если тестирующие микроорганизмы повторно показывают наличие опасного суммарного (интегрального) действия токсикантов.

Согласно предложенному способу экологический мониторинг населенного пункта проводят следующим образом. Для чего и готовят статистический материал по заболеваемости людей в обследуемом населенном пункте и определяют зоны с повышенным процентом заболеваемости. Эти зоны обозначают (выделяют) на карте населенного пункта и проводят плановое или экстренное обследование находящихся в них объектов вместе с окружающей их экосистемой на «предмет выявления опасного для здоровья населения суммарного (интегрального) действия токсикантов.

Пробы среды и/или материалов обследуемого места населенного пункта помещают в одинаковые по материалу и по объему емкости (например, в стеклянные пробирки), одинаково заполненные одинаковым по составу водным раствором питательной среды, хорошо их взбалтывают и выдерживают некоторое время (например, не менее 24 часов) для растворения имеющихся в пробе токсичных веществ. Эти емкости называются рабочими емкостями. В часть таких емкостей с водным раствором питательной среды пробы материалов и/или среды не помещают и используют их как контрольные для сравнительного анализа. Эти емкости без проб называются контрольными емкостями. После подготовки рабочих и контрольных емкостей в них вводят одинаковое количество одинаковых живых тестирующих микроорганизмов и выдерживают их при одинаковых внешних условиях (температура, освещение, сила тяжести, вибрации, ориентировка по частям света, электромагнитное поле и др.) в течение одинакового времени.

Обнаружение опасного суммарного (интегрального) действия токсикантов в обследуемых объектах и в окружающей их среде (в пробах материалов и среды) проводят различными тестирующими микроорганизмами.

В качестве тестирующих микроорганизмов могут применять сперму животных (например, крупного рогатого скота), которая в достаточной степени адекватно с человеческим организмом реагирует на интегральное токсичное воздействие вредных химических веществ. Гранулы бычьей спермы, замороженной в парах жидкого азота, получают на станциях искусственного осеменения и хранят в сосудах Дьюара. В качестве питательной среды для сперматозоидов крупного рогатого скота могут использовать водный раствор глюкозы с цитратом натрия. Количество быстро двигающихся (то есть живых, не угнетенных) сперматозоидов в рабочих и в контрольных емкостях, разницу этого количества могут определять автоматически, например, проходящим через водный раствор питательной среды световым лучом (оптическим зондом), уменьшающим свою интенсивность при пересечении с двигающимся сперматозоидом, которую преобразуют фотодиодом в электрический сигнал и фиксируют фотометром, например прибором типа “Анализатор токсичности АТ-4”. Полученную разницу количества двигающихся сперматозоидов переводят затем в условные единицы токсичности.

В качестве тестирующих микроорганизмов интегральной токсичности проб могут использовать Paramecium caudatum (инфузории), которые выращивают в лаборатории в питательной среде, например в водном растворе отвара разнотравного сена в смеси с натрием хлорида, и/или калием хлорида, и/или магнием хлорида, и/или натрием гидрокарбоната, и/или кальцием хлорида. Количество быстро двигающихся (то есть живых, не угнетенных) инфузорий в рабочих и в контрольных емкостях, разницу этого количества могут определять автоматически, фотометром, например прибором типа “Анализатор токсичности АТ-4” (аналогично подсчету количества двигающихся сперматозоидов).

Интегральную токсичность проб обследуемого объекта могут определять лиофилизированными культурами люминесцентных бактерий генно-инженерного штамма (например, биосенсорами серии “Эколюм”), помещенными в дистиллированную воду. Люминесцентные бактерии оптимальным образом сочетают в себе различные типы чувствительных структур, ответственных за генерацию биоповреждений (клеточная мембрана, цепи метаболического обмена, генетический аппарат) с экспрессностью, объективным и количественным характером отклика целостной системы на интегральное воздействие токсикантов. Это обеспечивается тем, что люминесцентные бактерии содержат фермент люциферазу, осуществляющую эффективную трансформацию энергии химических связей жизненно важных метаболитов в световой сигнал на уровне, доступном для экспрессных и количественных измерений. Оценку интенсивности биолюминесценции биосенсоров в рабочих и в контрольных емкостях могут производить автоматически, люминомерами, например прибором типа “Биотокс-10”. Полученную разницу интенсивности биолюминесценции биосенсоров переводят затем в условные единицы токсичности. Сочетание биохимического датчика с современной электронной аппаратурой позволяет обнаруживать с высокой достоверностью чрезвычайно малые количества токсических соединений и их смесей.

Тестирующие микроорганизмы, помещенные в емкость с питательным водным раствором вместе с пробами исследуемых материалов (носителями вредных веществ — воздухом, водой, почвой, строительными и отделочными материалами и т.д., взятых с обследуемого места), так же, как и человек, воспринимают суммарное (интегральное) воздействие всех имеющихся в пробах материалов вредных факторов и аналогично человеку реагируют на это суммарное (интегральное) воздействие, так как имеют похожую основу жизнедеятельности, присущую всем земным белковым организмам. Поэтому живые тестирующие микроорганизмы реагируют в обследуемом месте именно на то искомое опасное суммарное (интегральное) воздействие всех имеющихся вредных факторов для человека, которое механические приборы обнаружить в принципе не могут, так как оценивают только лишь массовую концентрацию какого-либо одного выбранного заранее вредного химического вещества.

Если тестирующие микроорганизмы через некоторое время (например, через сутки) одинаково нормально живут и в контрольных емкостях только с питательным водным раствором, и в рабочих емкостях со смесью питательного водного раствора с исследуемыми пробами воздуха, почвы, воды, строительных материалов и другими носителями вредных веществ (токсикантов), следовательно, и человек может находиться в обследуемом месте тоже без вреда для своего здоровья.

В случае по прошествии этого времени тестирующие микроорганизмы в какой-либо рабочей емкости с носителями вредных веществ (пробами) угнетены или даже убиты, а эти же микроорганизмы в контрольной емкости с такой же средой, но без носителей вредных веществ живы и нормально двигаются, значит в исследуемом носителе (в воздухе, воде, почве, в строительных материалах и т.п.) обследуемого места (здания) есть опасное для человека воздействие какого-то одного вредного фактора или опасное суммарное (интегральное) воздействие нескольких вредных факторов.

В том случае, когда тестирующие микроорганизмы в рабочей емкости с водным раствором носителей угнетены или убиты, опасное место, откуда взяты эти носители (пробы), дополнительно обследуют приборами, применяемыми в Госсанэпиднадзоре. Этими приборами определяют вид, массовую концентрацию, место нахождения источника вредных факторов, после чего намечают и проводят мероприятия по защите населения от воздействия наиболее опасных факторов и/или по устранению их источников.

После проведенных мероприятий по защите населения от единичного или суммарного (интегрального) действия выявленных конкретных вредных факторов и/или по устранению их источников проводят точно такое же повторное (проверочное) обследование этих мест (с этими же самыми тестирующими микроорганизмами, по той же самой технологии) на предмет отсутствия в них бывшего (ранее обнаруженного) опасного воздействия токсикантов. Если тестирующие микроорганизмы опять фиксируют наличие опасного суммарного (интегрального) воздействия оставшихся вредных факторов (микроорганизмы опять угнетены или погибли), проводят дополнительные мероприятия, после чего вновь проводят проверочное обследование мест этими же тестирующими микроорганизмами. В случае неэффективности всех принимаемых мероприятий (опасное суммарное действие вредных факторов присутствует, несмотря на все проведенные мероприятия) опасный участок или здание отчуждают, то есть не допускают нахождения в нем животных и/или людей.

В данном случае  следует отметить, что указанный биологический мониторинг живыми тестирующими микроорганизмами можно проводить не только выборочно, то есть в отмеченных на карте участках и объектах с уже имеющимся большим количеством больных людей, но и на всех остальных (не отмеченных на карте) участках и объектах, где количество больных людей еще не превышает среднестатистического количества по всему населенному пункту. В этом случае такое обследование всего населенного пункта будет профилактическим и позволит не просто подтвердить (определить) причину многих уже имеющихся заболеваний у людей, а также  предупредить их появление   относительно здорового населения.

К такому полному профилактическому обследованию всего населенного пункта (всех его участков и объектов) необходимо стремиться и как можно скорее придти в конце освоения предложенного способа экологического мониторинга.

Вместо карты исследуемого населенного пункта могут использовать его аэрофотоснимки или кадры аэровидеосъемки.

Предложенный авторами способ экологического мониторинга позволит быстро и без больших материальных затрат обследовать все подозрительные места и объекты населенного пункта, выявить места с действительно опасным суммарным (интегральным) действием из всех имеющихся на обследуемом месте токсикантов. После чего и  определить действительные причины повышенной заболеваемости населения в этих местах, провести нужные мероприятия, проверить эффективность проведенных мероприятий. Это позволит сохранить здоровье проживающих и работающих в исследуемом населенном пункте людей, повысить производительность их труда, снизить их заболеваемость, инвалидность.

Предложенный способ экологического мониторинга населенного пункта сельских районов России позволит также быстро, эффективно, без больших материальных затрат провести профилактическое обследование всего населенного пункта и принять необходимые профилактические меры до появления повышенного процента заболеваемости населения на участках и/или объектах от имеющегося там опасного суммарного (интегрального) действия токсикантов. При этом  не теряет свое значение, чужеродные вещества в виде различных биологических и химических загрязнителей — контаминантов   среды обитания и живых организмов.

Заключение и выводы

Таким образом, комплексная оценка с помощью  экологического мониторинга, районных, поселковых и   сельских территорий агропромышленного комплекса России  направлено на улучшение состояния здоровья всего населения и в том числе сельского населения.  

В настоящее время не теряет свое хозяйственное   значение  и  не используемые поля районных  территорий  населенных пунктов. При этом нельзя забывать и  роль молодежи в восстановлении экономики аграрного сектора  страны.  Но при этом возникает и   необходимость проведения  дальнейших работ по приведению и восстановлению районных сельских территорий  в нормальное экологическое  состояние, что и является основой  экономики и жизнеобеспечения  сельского хозяйства России.