CC BY
18
отмечалось снижение концентрации ионов калия как у здоровых, так и у больных;
3)на содержание ионов натрия и хлора в желудочном соке независимо от вида секреции бентонитовая глина влияния не оказывает;
4)концентрация кальция в желудочном соке под влиянием бентонитовой глины увеличивается как у здоровых, так и у больных, что стимулирует секрецию соляной кислоты, а также инициирует сокращение гладких мышц желудка;
5)повышение активности липазы, возможно, обусловлено увеличением концентрации ионов кальция (за счет введения глины) и уменьшением содержания желчных кислот (исследовано ранее) при ее действии, что согласуется с литературными данными.
В ходе проведенного исследования была показана принципиальная возможность использования бентонитовой глины Зырянского месторождения Курганской области в качестве биологически активной добавки для предупреждения и устранения заболеваний желудочно-кишечного тракта.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Баталова Ш.Б. Глины, их минералогия, свойства и практическое
значение. М.: Наука, 1970. 142с.
2. Грим P.E. Глины, их минералогия, свойства и практическое значение.
М.: Наука, 1970. 272с.
3. Грим P.E. Бентонитовые глины. М.: Наука, 1980. 287с.
4. Грязных В. А. Желудочная секреция у здорового человека в покое и
после мышечной деятельности: Автореф. дис.„. канд. биол. наук. Ростов н/Д; 1983. 20с.
5. Ивашкин В. Т. Метаболическая организация функций желудка. П.:
Наука, 1981. 215с.
6. Ивашкин В.Т., Васильев В.Ю., Северин Е.С. Уровни регуляции
функциональной активности органов и тканей. П.: Наука, 1987. 272с.
7. Кузнецов А.П. Влияние мышечной нагрузки на секреторную функцию
желудка и поджелудочной железы//Физиол. человека. 1983. Т.9. №6. С.946-955.
8. Кузнецов А.П., Речкалов A.B., Смелышева Л.Н. Желудочно-кишечный
тракт и стресс : Монография. Курган, 2004. 506с.
9. Овсянников В.И. Интегративные аспекты регуляции моторики
желудочно-кишечного тракта//Физиология и патология моторной деятельностиЖКТ: Материалы симпозиума, Томск, 28-29 сент., 1992. Томск, 1992. 17с.
10. Панасюк Б.Н., Скляров Я.П., Карпенко Л.Н. Ультраструктурные и
микрохимические процессы в желудочных железах. Киев: Здоровье, 1979. 136с.
11. Шманько В.И., Критерий оценки биохимического состава желчи. М.:
Лабораторное дело, 1991.
Т.А.Шингаренко Региональный центр по ОУХО, О.М.Плотникова, Н.И.Науменко, И.Н.Шилова Курганский государственный университет, г.Курган
О СИСТЕМЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА СОСТОЯНИЯ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ В РАЙОНЕ ХРАНЕНИЯ И ПЛАНИРУЕМОГО УНИЧТОЖЕНИЯ ФОСФОРОРГАНИЧЕСКИХ ОТРАВЛЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ НА ТЕРРИТОРИИ ЩУЧАНСКОГО РАЙОНА
Авторами рассматриваются модели экологического мониторинга в районе ОУХО Щучанского района, которые создадут базу для оценки и прогноза состояния природных экосистем в условиях многофакторного техногенного воздействия, а
система пробоотбора обеспечит получение достаточных и достоверных данных по всем приоритетным загрязняющим веществам.
В Щучанском районе Курганской области расположен один из семи российских арсеналов химического оружия (ХО), в котором хранятся снаряды ствольной артиллерии и боевые части ракет, снаряженные зарином, зоманом и \/Х-газом - это более 5 тыс. т фосфороргани-ческих отравляющих веществ (ФОБ), подлежащих уничтожению - около 3 тыс. т зарина (изопропилметил-фтор-фосфоната), 1,8тыс. тзомана (пинаколилметилфторфос-фоната) и 0,7тыс. тви-икс (0-изобутил-3-2-(М,1\1-диэтила-мино)этилтиолметилфосфоната) с общей формулой Р0СН3Р(0)Х (где для зарина и зомана Х=Р, Р=(СН3)2СН, (СН3)3ССН(СН3), для \/Х - Х= ЗСН2СН2Ы(СН2СН3)2 , Р=(СН3)2СНСН2). Их уничтожение планируется произвести в период с 2008 по 2012 год.
В организации процесса уничтожения химического оружия Щучанского арсенала и всестороннего экологического мониторинга состояния природной среды в единой зоне защитных мероприятий (ЕЗЗМ) объектов хранения, транспортировки и уничтожения ХО имеются особенности, так как ни один другой аналогичный объект в России не находится в столь сложных и одновременно уникальных экологических условиях. Объекты хранения и уничтожения химического оружия (ОУХО) в Щучанском районе располагаются на расстоянии 12 км друг от друга и будут соединены железнодорожным путем. В связи с такой удаленностью объектов хранения и уничтожения ХО общая площадь ЕЗЗМ составляет около 750 км2, на которой располагается 20 населенных пунктов (в том числе г. Щучье и с. Чумляк) с общей численностью населения свыше 16 тыс. человек. По этой территории проходят оживленные железнодорожная и автомобильная магистрали Челябинск-Курган. В ЕЗЗМ Щучанского района попадают водная система реки Миасс с притоком Чумляк, озера Пуктыш, Панькино на севере ЕЗЗМ, Наумовс-кое в центре и озера южной части зоны защитных мероприятий (ЗЗМ) - Песчаное, Фролиха, Нифановское, множество болот, а также Чумлякское месторождение подземных вод.
Особенности рельефа и гидрологической сети в ЕЗЗМ обусловливают разнообразие почв и растительности. Преобладающими типами почв являются черноземы обыкновенные, выщелоченные, луговые - около 65%, со-лонцевато-солодевые почвы - около 20%, лугово-болот-ные - около 3% и серые лесные почвы - около 1,5%. В целом для почв Щучанского района в настоящее время характерно пониженное содержание гумуса и азота, достаточное - калия, среднее - фосфора и повсеместное повышенное содержание ионов меди и марганца.
Зональный растительный покров Щучанского района, расположенного в пределах лесостепной зоны западного сектора Западносибирской ботанико-географи-ческой макропровинции Сибири (Шумилова Л.Н., 1962), представлен сложным комплексом луговых злаково-раз-нотравных степей и остепненных лугов (в наше время в большей или меньшей степени освоенных человеком), их галофитныхвариантов в сочетании с березовыми, оси-ново-березовыми и осиновыми лесами в колочных западинах и на повышениях рельефа. Общая мозаичность растительного покрова усиливается обилием растительных сообществ, не относящихся к зональным (озерные и займищно-болотные ассоциации, растительность пойменных местообитаний, сосновые леса речных долин). Наиболее существенное влияние на характер растительного покрова в условиях резко континентального кпима-
та и общей равнинности рельефа оказывает водно-солевой режим почв, их механический состав и характер материнских пород. При этом незначительный ход микро- и мезорельефа влечет за собой существенные изменения в растительном покрове.
Флора Щучанского района по данным полевых исследований в сезон 2003-05 гг. представлена 744 видами сосудистых растений, из которых 623 вида отмечено в границах ЕЗЗМ ОУХО, из них аборигенная фракция включает 591 вид в Щучанском районе и на 100 видов меньше на территории ЕЗЗМ. Занесенные человеком растения рассматриваются в составе группы археофитов и кено-фитов (соответственно, 98 и 55 видов в районе и 94 и 38 в ЕЗЗМ ОУХО). По разнообразию и составу она оценивается как бедная и нарушенная в сравнении с другими локальными флорами Курганской области (Науменко, 2003). К основным растительным сообществам относятся березовые колки, мезофитные, остепненные и солонцовые луга, луговые степи, осоковые, осоково-разнотрав-ные и высокотравные болота. В целом данная территория характеризуется большой мозаичностью и мелкокон-турностью ландшафтов.
На состояние природной среды в ЕЗЗМ в настоящее время оказывают влияние: 1) сельское хозяйство, которое является основным фактором воздействия на ландшафты; на территории ЕЗЗМ находится 5 мест складирования ядохимикатов, среди которых имеются химически сходные с токсическими компонентами ХО; 2) Челябинский промышленный узел, расположенный в 70-80 км к западу от ОУХО, объем выбросов ЗВ которого в атмосферный воздух в 2,5 раза превышает совокупный объем выбросов Курганской области, а сброс загрязненных сточных вод из Челябинской области по р. Миасс приводит к тому, что на входе в Курганскую область вода р. Миасс содержит нефтепродуктов, фосфатов, меди, железа от 5 до 10 ПДК; 3) ПО "Маяк", расположенное в 100-120 км от объекта УХО и имеющее большой объем хранящихся радиоактивных отходов; 4) промышленные предприятия, транспорт и коммунальное хозяйство Щучанского района, хотя доля их влияния на природные системы в общем объеме невелика и воздействие имеет локальный характер; 5) строительство объектов УХО и инфраструктуры, вовлекающее в хозяйственное использование новые участки естественных ландшафтов, что приводит к нарушению почвенного и растительного покрова; 6) преобладающий западный перенос воздушных масс, застойный режим увлажнения на части территории, повышенные концентрации радона. Таким образом, природная среда в Щучанском районе размещения находится под многофакторным техногенным воздействием, к которому в будущем добавится воздействие ОУХО.
При воздействии ОУХО на окружающую среду основным будет химическое воздействие, связанное с миграцией продуктов детоксикации и деструкции ФОБ в атмосферу, поверхностные и грунтовые воды, почву, донные отложения, из которых они будут поступать по пищевым цепям в биологические объекты растительного и животного происхождения. Кроме того, при попадании в природную среду ФОБ, продуктов их деструкции и компонентов дегазирующих смесей возможна их биодеградация, а также трансформация в другие вещества при химическом взаимодействии с соединениями, находящимися в природных средах, которые являются активными биореакторами. Так, в состав воздуха входят такие сильные окислители как кислород и озон, а работающие промышленные объекты приводят к появлению в воздухе оксидов углерода, азота, серы, серной кислоты, углеводородов, ацетона, сложных эфиров, бензпиренов, диок-
синов и других веществ. Природная вода - хороший растворитель для протекания химических реакций и среда обитания микроорганизмов. Почва - наиболее сложная природная среда, состоящая из воды, почвенного воздуха, почвенных организмов, минеральных и органических веществ, в том числе гуминовых кислот и белков, ферментов, углеводов, липидов, лигнина, органических кислот, содержит, таким образом, практически все реакционно способные функциональные группы (амино-, мер-капто-, гидрокси-, карбонильные, карбоксильные).
Пути и продукты промышленной детоксикациии ФОБ, основные продукты их спонтанной трансформации в природных средах определяются, прежде всего, электронным строением и реакционной способностью этих соединений. Анализ технологических стадий обезвреживания ФОБ показывает, что основными процессами, определяющими образование продуктов деструкции при уничтожении ХО, является взаимодействие зарина и зомана с водным раствором моноэтаноламина, взаимодействие \/Х с активными компонентами рецептуры РД-4М, в состав которой входят изобутилат и гидроксид калия, изо-бутанол, Ы-метилпирролидон и е-капролактам, взаимодействие с водными растворами щелочей остаточных количеств ФОБ и их пиролиз (термодеструкция).
При взаимодействии зарина и зомана с водным раствором моноэтаноламина (МЭА) по реакции гидролиза образуются соответствующие кислые изопропиловый и пинаколиловый эфиры, в присутствии щелочи - их соли, а при алкоголизе - соответствующие смешанные аминоэ-фиры метилфосфоновой кислоты (МФК), в том числе в виде солей:
(Я0)СНзР(0)Р + н2о (Я0)СНзР(0)Р +2;ЫаОН
р^ +НОСН2СН2МН2 ЯО' " -р
(Я0)СНзР(0)0Н + ОТ (1Ю)СНзР(0)(Жа + ЫаР + Н20
СНз ^ -»- Р
ки . ОСН2СН2МН2*НР
Эти реакции нукпеофильного замещения происходят достаточно легко в силу высокой полярности связи фосфора с атомом фтора. Однако по способности к реакциям с нукпеофилами зарин и зоман различаются. Электронные взаимодействия разветвленной пинаколиловой эфирной группы зомана (увеличены положительные индуктивный и р,р-мезомерный эффекты сопряжения РО-группы и р-электронов Р=0 связи) уменьшают недостаток электронной плотности на фосфоре, что приводит к уменьшению скорости взаимодействия зомана с водой, аммиаком и аминами, гидроксиламином и этаноламином, спиртами, фенолами и другими нуклеофильными реагентами, в том числе и в природных средах. Сильное влияние на реакционную способность ФОБ могут оказывать гидроксо-комплексы ионов металлов, в т.ч. марганца и меди (их содержание в почвах Щучанского района повышено), которые могут оттягивать электроны от атома кислорода и фтора одновременно, увеличивая положительный заряд на фосфоре и облегчая атаку различных оснований.
В кислых природных средах, особенно при повышенной температуре, могут идти реакции гидролиза эфиров с образованием МФК, этерификации и переэтерифика-ции с образованием кислых, средних (изопропилового и пинакол илового) и смешанных эфиров МФК и соответствующих спиртов:
(К0)СН3Р(0)0Н + Н20 -»- (Н0)СН3Р(0)0Н + шн
(Ш)СН3Р(0)0Н + ШН -(Ш)СН3Р(0)СЖ + Н20
(К0)СН3Р(0)Р + НОСН2СН21Ш2 -(К0)СН3Р(0)0СН2СН21Ш2* ш
(Н0)СН3Р(0)0Н + НОСН2СН21Ш2 -: -(Н0)СН3Р(0)0СН2СН2КН2 +Н20
При действии на образовавшиеся кислые, средние эфиры (равно как и на зарин, зоман) температур выше 100-150°С возможно термическое разложение этих соединений с разрывом эфирных связей О-С с образованием алкенов, фтористых алкилов (изопропила и пина-колила), которые в свою очередь являются реакционно способными соединениями.
(110)СНзР(0)Х + н2о —»- (сн3р(о)он(сР) + ^ + нх, 1Р = (СН3)2СЬ^для зарина,
(СН3)2С# —
(сн3)3ссьРсн3
(СН3)2СНСЬ^ -
(СН3)3ССЬРСН3 дпязомана,1^) = (СН3)2СНСЬ§> для УХ
сн3сн=сн2
-»- (СН3)3ССН=СН2 + (СН3)2С=С(СН3)2 -(СН3)2С=СН2+ СН3СН=СНСН3 +ь@
Для образовавшегося смешанного эфира при нагревании может идти реакция термораспада с образованием кислого эфира и этилиденимина, который может превращаться в циклический тример или гидролизоваться до уксусного альдегида, который легко реагирует с любыми нуклеофилами:
о
^ОСН2СН2ЫН2
о
©
сн,сн,ш.
сн3сн=о
/Ч I0
\/Х- химически более устойчивое вещество, чем зарин и зоман, хотя и имеет несколько реакционных центров (фосфор, сера, азот):
(сн3)2снсн2о
о
сн3
8СН2СН2М(С2Н5)2
Нукпеофильные вещества реагируют сМХв водной среде настолько медленно, что эти реакции не имеют практического значения, а значит в природной среде \/Х может сохраняться достаточно долго. Детоксикацию \/Х проводят в безводной среде изобутилатом калия (алко-голиз) в среде изобутанола и Ы-метилпирролидона, при этом нукпеофильные реакции идут достаточно легко с разрывом Р-Э связи с образованием среднего диизобу-тилового эфира и калиевой соли кислого изобутилового эфира МФК, соответствующих серосодержащих соединений - диэтиламиноэтилсульфида калия и изобутилдиэ-тиламиноэтилсульфида:
(СН3)2СНСН20(СН3)Р(0)8СН2СН2Ш12 + (СН3)2СНСН2ОК -
с
(СН3)2СНСН20(СН3)Р(0)0СН2СН(СН3)2 + К8СН2СН2>Ш2
(СН3)2СНСН20(СН3)Р(0)0К + (СН3)2СНСН28СН2СН2>Ш2
Окисление диэтиламиноэтилмеркаптана, образовавшегося в воде из (СН3СН2)21\1СН2СН2ЗК может привести к образованию в природных средах к диэтиламиноэ-тилдитиану Е^1\1СН2СН23-ЗСН2СН2М Е^. Аналогичные соединения могут быть весьма токсичными.
В \/Х может проходить внутримолекулярное взаимодействие фрагмента ЗСН2СН2ЫЕ12с кислородом Р=0:
СНз ^
О
СНз,
н,с о ■
©
Но
ЫО ■ 8СН2СН2:М(СН2СН3)2 ыо - ^ —сн/
Это приведет к образованию изобутилового и смешанного эфиров метилтиофосфоновой кислоты (/-
Ви0)СН3Р(0)ЗН и (/-ВиО)СН3Р(3)ОН с последующей эте-рификацией и переэтерификацией с природными спиртами.
Кроме реакций с нуклеофилами, \/Х сам может выступать как основание по атому азота и как нуклеофиль-ный реагент по атому серы: с кислотами (в том числе и органическими в природных средах) \/Х будет легко образовывать хорошо растворимые в воде аммониевые соли, а с электрофильными реагентами - сульфониевые производные с сильно полярной легко разрывающейся Р-Э связью.
Таким образом, основными продуктами детоксика-ции и продуктами трансформации фосфорорганических ОВ в природных средах (атмосфера, вода, почва) могут быть следующие вещества: метилфосфоновая кислота (МФК) и ее кислые, средние (в т.ч. смешанные) эфиры, такие как О-изопропил-, пинаколил- и изобутилметил-фосфонаты, О-изобутилметилтиофосфонат, О.О-диизоп-ропил и О.О-диизобутилметилфосфонаты, О-аминоэтил-метилфосфонат, О-изопропил-О-аминоэтилметилфосфо-наты, а также различные эфиры с природными органическими кислотами как продукты этерификации и пере-этерификации; метилфосфоновый ангидрид; серосодержащие соединения - диэтиламиноэтансульфоновая кислота, 1\1,1\1-диэтиламиноэтилмеркаптан, диэтиламиноэ-тилдитиан; фторсодержащие соединения - фтористые алкилы (изопропил и пинаколил), фтористоводородная кислота и ее соли; спирты изопропиловый, изобутило-вый, пинаколиловый и их эфиры с органическими природными кислотами; алкены - пропен, бутены, третбу-тил- и тетраметил- этилены; азотсодержащие соединения - Ы-метилпирролидон и е-капролактам, моноэтано-ламин и трибутиламин и их аммониевые соли, этилиде-нимин и уксусный альдегид и продукты их взаимодействия с природными кето- и аминосоединениями. Основным маркером при контроле за содержанием ФОС в природных средах следует считать наиболее устойчивые МФК и/или ее изопропиловый и изобутиловый эфиры.
Таким образом, ФОБ, вещества дегазирующих смесей и продукты ихдеструкции, поступая в природную среду, в силу своей реакционной способности могут сами оказывать на нее воздействие, реагируя с природными веществами и участвуя в процессах метаболизма, давая новые химические соединения. На сегодняшний день проблема трансформации ОВ в окружающей природной среде практически не изучена, и предстоит большая исследовательская работа по выявлению промежуточных и конечных продуктов как деструкции, так и трансформации, а также их химических и токсикологических свойств.
При большом количестве химических соединений, образующихся как продукты детоксикации и деструкции фосфорорганических отравляющих веществ и веществ дегазирующих составов, при недостаточной изученности всего спектра продуктов трансформации ФОБ и нехватки методического и приборного обеспечения, а также из-за сложности и высокой стоимости анализов организовать эффективный экологический мониторинг только средствами аналитической химии весьма затруднительно, особенно при низких концентрациях ЗВ в условиях штатного режима эксплуатации объекта. Химико-аналитический контроль не учитывает и комбинированный характер действия загрязнителей, когда влияние каждого из них может дополнять, усиливать или подавлять друг друга. Существенным недостатком данных методов является и отсутствие достаточной информации о влиянии поллю-тантов на биологические объекты. Важность биомониторинга подчеркивается и тем, что механизм воздействия токсичных веществ на животных (особенно теплокровных)
схож с механизмом их воздействия на человека. Кроме того, важнейшей задачей является умение оценить влияние загрязнения в биологических объектах на самой их ранней стадии, когда они еще не приняли необратимого характера.
Вследствие этих причин система экологического мониторинга зоны влияния объекта УХО основана на сочетании методов биологического контроля и химико-аналитических исследований. В свою очередь, биологический контроль планируется проводить с использованием лабораторных методов биотестирования, мониторинга природных сред по индикаторным организмам и биоценозов. Для достижения максимальной информативности биомониторинга при обеспечении оперативности и экономичности сбора материала требуется отбор наиболее показательных видов. В качестве индикаторных сообществ могут выступать сообщества бактерий, микроводорослей, зоопланктона, почвенная микро- и мезофауна, мелкие млекопитающие с высокой численностью и неподверженностью миграциям, такие как землеройка, лесная мышь, красная полевка, а также рептилии, амфибии, озерные рыбы, растения-индикаторы и типичные представители лесных и луговых фитоценозов.
Методы биотестирования основаны на регистрации суммарного токсического действия сразу всех или многих компонентов загрязнения и позволяют быстро и с минимальными затратами оценить, является ли анализируемая проба (или местность, где проводится мониторинг) загрязненной или нет. После процедуры биотестирования с целью идентификации загрязняющих веществ (по полному согласованному для данного объекта перечню ЗВ) дорогостоящему химическому анализу могут подвергаться лишь те образцы или территории, которые вызывают сомнение относительно их экологической безопасности. Предлагаемая система экологического мониторинга природных сред не только теоретически обоснована, но и экономически целесообразна в случае больших площадей ЕЗЗМ и количества точек пробоконтроля.
Набор методов и устройств биотестирования аккредитованной биолаборатории РЦ по ОУХО включает биотесты на дафниях и цериодафниях (по смертности и изменению плодовитости), на инфузориях (по гибели и хемотаксису), на светящихся бактериях (по изменению интенсивности биолюминесценции), на водорослях (по изменению прироста численности клеток, фотосинтетической активности и уровня флуоресценции). Кроме того, планируется использование в качестве тест-объектов рыбы и почвенных организмов (по выживаемости, изменению биохимических характеристик).
Объектами биомониторинга являются представители различных систематических групп растительного и животного мира и образуемые ими системы. Основными направлениями биомониторинга должны стать: 1) выявление содержания ОВ и продуктов их деструкции в живых организмах и их перемещения по цепям питания; 2) выявление изменений, происходящих в живых организмах под влиянием этих веществ, на генетическом, клеточном, тканевом и организменном уровнях; 3) оценка изменения видового разнообразия, численности, биомассы живых организмов. Для обеспечения объективности результатов биомониторинга, отсеивания показателей, обусловленных естественными циклами, а также влияния других факторов, не связанных с процессом уничтожения ХО, намечено проведение детального фонового обследования территории и первичного сбора материала до начала эксплуатации ОУХО, а также проведение параллельных работ в других районах Курганской области, на участках, мало подверженных антропогенному воздействию.
В 2002-2004 гг. в целях изучения разнообразия флоры и фауны было проведено сплошное детальное обследование территории ЕЗЗМ. В период эксплуатации ОУХО предполагается проведение двух туров (в 2008-09 гг и 201112 гг.) сплошного обследования с целью выявления происходящих изменений, выявления таксономического состава видов - индикаторов химического загрязнения территории, специфичного для ОУХО, выявления состава растительных сообществ, характерных для рассматриваемой территории, геоботаническое описание природных и трансформированных сообществ на территории ОУХО, полное выявление экотопологической структуры флоры за счет повторного осмотра однотипных экотопов в течение одного и нескольких сезонов, прогноз отдаленного результата влияния ОУХО на состояние флоры.
В качестве базового метода выявления и анализа флористической ситуации, дающего достоверные и приемлемые для статистической обработки результаты, выбран метод конкретных флор (Толмачев, 1931, 1974), хорошо зарекомендовавший себя при анализе региональных флор Восточной Европы, Сибири, Южного Зауралья (Науменко, 1998, 2003). Детальной оценке современного состояния и мониторинга флоры ЗЗМ ОУХО отвечает программа сплошного флористического обследования территории с детализацией исследований модельных выделов в условиях ботанико-географического полустационара (Камелин, Юрцев, 1993). Топографически ботанические модельные выделы экотопологического контура привязаны к площадкам сбора информации по другим подсистемам мониторинга биоты и почв. Число пробных площадок геоботанического и флористического мониторинга соответствует узлам сети ботанических наблюдений, заложенной в 2003 г., при этом специфическое действие ОУХО на флору и растительность будет оцениваться в условиях регулярно проводимого сравнительного анализа контрольных площадок за пределами ЕЗЗМ.
В качестве индикаторных видов на основании проведенных исследований нами выбраны типичные для рассматриваемой зоны, фоновые в природных и антропогенно измененных ценозах таксоны: растения лугово-степ-ных и опушечных сообществ - люпиновик пятилисточко-вый, астрагал датский; растения степных сообществ и залежных земель - лапчатка серебристая, люцерна румынская; растения солонцовых лугов и солончаков - донник зубчатый; растения водных и прибрежных ценозов - тростник южный; растения лесных сообществ - береза повислая, вишня кустарниковая, лобазник обыкновенный.
С целью учета степени загрязнения среды обитания в экологической анатомии растений разработаны методики, позволяющие по характерным особенностям микроструктуры листа растения выявить действие неблагоприятных местных факторов на рост и развитие растения. В частности, слабое развитие и частичный некроз мезофилла листа нередко является следствием воздействия солей тяжелых металлов. Изучаемые параметры - характер эпидермы листа, столбчатого и губчатого мезофилла с расчетом парциальных объемов клеток и межклетников, особенности строения элементов проводящей системы.
Организация мониторинга животного мира, особенно позвоночных животных, является одним из важнейших направлений биомониторинга, позволяющим наиболее объективно подойти к оценке воздействия ОУХО на состояние природной среды в параметрах, сопоставимых с воздействием на организм человека. В отличие от мониторинга растительности, отслеживаемые показатели состояния животного мира более изменчивы в пространственном и временном отношении. Поэтому периодичность наблюдений здесь должна быть более частой.
Показатели состояния животных на суборганизмен-ном уровне (химический состав, морфологические нарушения, активность ферментативных систем) являются перспективными параметрами биомониторинга, нуждающимися в разработке методической базы. Развитие данного направления позволит отслеживать миграцию и накопление загрязняющих веществ в цепях питания, а также реакцию живых организмов на их воздействие. В качестве модельных видов животных выбираются виды, наиболее характерные для данной территории и достаточно многочисленные. Для Щучанского района в качестве таковых могут быть рекомендованы: млекопитающие - красная полевка, лесная мышь, обыкновенная бурозубка; рептилии - прыткая ящерица; амфибии - остромордая лягушка. Из аборигенных видов рыб наиболее характерны плотва, окунь, лещ, щука (речная сеть), золотой и серебряный карась (озера).
Осуществлять наблюдения за экосистемами и их компонентами, производить сбор материала для биохимических, цитологических и гистологических исследований предполагается с учетом рассеивания загрязняющих веществ и ландшафтной структуры территории.
При построении системы пробоотбора для объекта УХО было принято за основу радиальное расположение точек наблюдения в зоне защитных мероприятий, выведенное на основании математических расчетов, учитывающих плотность вероятности распределения концентрации загрязняющих веществ. В ЕЗЗМ вписываются две окружности с центрами на объекте УХО и арсенале хранения с радиусами 11 и 13 км, соответственно, с равномерным расположением точек наблюдения. Общее количество точек пробоотбора - 158, они имеют географическую привязку и отмечены на местности реперами.
В 2004 году НПО "Экоцентр" с привлечением специалистов "Центральной лаборатории анализа и мониторинга" Курганского филиала ФГУ впервые проведено плановое фоновое обследование ЕЗЗМ. Всего проанализировано по различным загрязняющим веществам 158 проб почвы и атмосферного воздуха, 16 проб поверхностных вод и донных отложений.
Загрязнение атмосферного воздуха в ЕЗЗМ оценивалось по таким веществам как: моно- и диоксиды азота, аммиак, ацетон, бензол, толуол, м- и о-ксилолы, этил- и бутилацетаты. При этом установлено, что по диоксиду азота, ацетону, толуолу, м-ксилолу загрязнение практически отсутствует, и лишь по нескольким точкам контроля наблюдалось превышение максимально-разовых концентраций до 3-х раз. Однако наблюдаются ареалы загрязнения бензолом в районе с. Чумляк (до 3-6 ПДК по среднесуточным концентрациям), аммиаком и бутила-цетатом в пределах 1-3 ПДК, монооксидом углерода от 1 до 1,3 ПДК вокруг арсенала хранения и объекта УХО.
Загрязнение почвы в ЕЗЗМ оценивалось по содержанию катионов металлов железа, меди, марганца, кадмия, свинца, хрома, цинка и по содержанию анионов фосфатов, сульфатов, фторидов, хлоридов. Необходимо отметить, что практически вся местность ЗЗМ загрязнена соединениями железа, меди и марганца природного происхождения с превышением до 3 ПДК. Загрязнение соединениями хрома, свинца, кадмия и цинка незначительно по всей территории ЕЗЗМ. Однако имеется ареал загрязнения всеми указанными соединениями в крайней западной части ЗЗМ вдоль русла р. Миасс, где содержание ионов цинка доходит до 9 ПДК, ионов хрома - до 1,5 ПДК, ионов кадмия - до 3 ПДК и ионов меди - до 10 ПДК. Загрязнение почвы определяемыми анионами (фосфатами, сульфатами, фторидами и хлоридами) в целом незначительно, и лишь на отдельных небольших
участках местности превышение по фосфатам доходит до 3 ПДК (район п. Плановый), а по фторидам - до 1,6 ПДК (в восточной зоне ЗЗМ).
Анализ данных по загрязнению поверхностных вод показывает, что особенно загрязненной является вода р. Миасс на всем ее протяжении в ЗЗМ. Необходимо отметить, что вода р. Миасс приходит уже крайне загрязненной из Челябинской области, и дополнительного загрязнения ее на территории ЕЗЗМ не происходит. Мало того, концентрация практически всех ЗВ в воде р. Миасс на выходе из ЕЗЗМ ниже, чем на входе: содержание нитрат-ионов уменьшилось с 19 до 12 ПДК, фосфат-ионов - с 6 до 5 ПДК, фторид-ионов - с 2 до 1 ПДК, ионов железа - с 10 до 3 ПДК, ионов марганца - с 8 до 2 ПДК, т.е. при прохождении по территории Щучанского района р. Миасс частично самоочищается. Увеличилась с 4 до 5 ПДК только концентрация ионов меди, так как р. Миасс протекает по местности, богатой природными соединениями меди.
Полученные результаты будут служить "точкой отсчета" в контроле состояния окружающей среды в период уничтожения ХО. В настоящее время явного негативного влияния арсенала хранения химического оружия на состояние природных сред в ЗЗМ не наблюдается.
До периода ввода в действие объекта УХО будет проводиться пробоотбор атмосферного воздуха в районе объекта УХО и арсенала хранения ХО с учетом направления ветра, а также в 20 населенных пунктах, расположенных в ЕЗЗМ. Для наблюдений за состоянием поверхностных вод будут установлены точки пробоотбора, включая реки Миасс и Чумляк и все крупные водоемы (Пуктыш, Панькино, Никитино, Наумовское, Песчаное, Нифановс-кое, Малое Щучье и др.). Пробоотбор почвы планируется проводить неоднократно во всех 158 точках.
Во время работы ОУХО при проведении экологического мониторинга будет использоваться компьютерная программа для анализа результатов рассеивания ЗВ, что позволит установить максимально значимые точки пробоотбора, при этом места пробоотбора воды и пробоотбор в различных средах во всех населенных пунктах ЕЗЗМ останутся без изменений.
Таким образом, реализация модели экологического мониторинга в районе ОУХО Щучанского района создаст базу для оценки и прогноза состояния природных экосистем в условиях многофакторного техногенного воздействия, а система пробоотбора обеспечит получение достаточных и достоверных данных по всем приоритетным загрязняющим веществам.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Александров В.Н., Емельянов В.И. Отравляющие веществам.:
Воениздат, 1990. 268 с.
2. Ашихмина Т.Я. Комплексный экологический мониторинг объектов
хранения и уничтожения химического оружия. Киров: Вятка, 2002. 544 с.
3. Савельева Е.И., Зенкевич И.Г., Кузнецова Т.А., Радилов А.С.
Исследование продуктов превращений фосфорорганических отравляющих веществ методом ГХ-масс-спектрометрии //Рос. хим. журн. 2002.Т.46, № 6. С.82-91.
4. Общественный форум-диалог "Выполнение Россией Конвенции о
запрещении химического оружия: состояние и перспективы к концу 2004 года". М.: Ракрус,2005. 255 с.
5. Жолдакова З.И. Харчевникова Н.В. Прогноз опасности веществ по
зависимости структура-биотрансформация-активность // Рос. хим. журн. 2004. Т.48, № 2.
6. НауменкоН.И. Флора Южного Зауралья: Автореф. дис....д-ра биол.
наук.СПб., 2003.32 с.
7. Науменко Н.И. Локальные флоры и флористические границы в
лесостепном Зауралье//Изучение биологического разнообразия методом сравнительной флористики: Материалы IVрабочего совещания по сравнительной флористике. СПб.: НИИХ СПбГУ, 1998. С.54-70.
8. Камелин Р.В., Юрцев Б.А. Основные понятия и термины флористики.
Пермь: Изд-во ПГУ, 1993. 81 с.
