ЗАГАЛЬНАХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. Високий рівень забруднення об'єктівдовкілля в Україні призводить до деградації екосистем, підвищення рівня захворюваностінаселення та погіршення демографічних показників. Ці проблеми особливо актуальнідля техногенно-навантажених регіонів України, у тому числі Дніпропетровської області,яка є однією з найбільших індустріально-розвинених, з високим рівнем урбанізації.На території області створена потужна енергетична база, яка стала основою розвиткугірничо-металургійного комплексу.
Тому намітилася цілком обґрунтована тенденція необхідностіоцінки екологічного стану довкілля не тільки традиційними фізико-хімічними методами,що встановлюють фактичні значення концентрацій різноманітних забруднювачів, алей шляхом використання цитогенетичних методів біоіндикації. Останні, як відомо, даютьвідповіді на питання про загальну токсичність і мутагенність забруднених об'єктівдовкілля та ступінь їх небезпеки для біоти та людини, тобто сприяють розв'язаннюнизки актуальних екологічних проблем у системі сталого розвитку гірничопромисловогорегіону і держави в цілому.
В Україні проведений ряд біоіндикаційних досліджень длявизначення екологічного стану окремих об'єктів довкілля або окремих територій: Горова,1996; Дуган, 1998; Скворцова, 1996; Клімкіна, 2003; Безсонова, 1996; Ковальчук,1998; Случик, 2001; Коршиков, 1996; Назаренко, 1998, Нікорич, 2001; Дронь, 2002;Руденко, 2002; Морозова, 2005. Натомість майже не проводилися дослідження комплексноговпливу забруднювачів окремих гірничо-промислових виробництв на стан компонентівдовкілля та здоров'я населення.
Тому в дисертаційнійроботі розв'язується актуальна науково-практична задача, яка полягає у встановленнікількісних і якісних закономірностей деградаційного впливу різних видів гірничоїпромисловості на стан довкілля та здоров'я людини і біоти з використанням методівбіоіндикації.
Зв'язок роботи з науковимипрограмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана згідно плану науковихдосліджень кафедри екології Національного гірничого університету, відповідно до«Концепції поліпшення екологічного становища гірничодобувних регіонів України»,узгодженої Постановою Кабінету Міністрів України за № 1606 від 31 липня 1999 р.та інших нормативно-правових актів з питань моніторингу довкілля та стану здоров'янаселення.
Теоретичні розробкий експериментальні дослідження за темою дисертації проводилися при виконані держбюджетнихі госпдоговірних тем, у яких автор приймав участь як виконавець, а саме: «Проведеннядослідження екологічного стану м. Нікополя за програмою медико-екологічного моніторингу.Відпрацювання методології з метою подальшого впровадження в державній системі моніторингудовкілля» – № ДР 0103U008284; «Розробкаконцепції „Техногенна безпека вгірництві як складова частина стійкого розвитку держави“ – № ДР 0102U000342;»Екологічна безпека у гірничо-металургійному комплексі як основа сталогоеколого-економічного та соціального розвитку України" – № ДР 0104U004092; «Розробка засобів застосуваннябіогенних ресурсів для зменшення негативного впливу гірництва на соціоекосистеми» – № ДР0102U003017; «Цитогенетична оцінка ефективності заходів, спрямованихна зниження та запобігання еколого-генетичних наслідків дії підвищеного опроміненняна території м. Жовті Води» – № ДР 0104U007690; «Медико-екологічний моніторингміста Нікополя: створення бази даних цитогенетичного моніторингу м. Нікополя таїх співставлення з реальним радіаційним і хімічним забрудненням території міста»– № ДР 0104U000787; «Обґрунтування використання природних адаптогенів дляреабілітації довкілля та людини, ушкоджених діяльністю гірництва» – № ДР 0104U010900; «Комплексний екологічнийконтроль стану довкілля та здоров'я людини біологічними та фізичними методами»– № ДР 0107U000377. Автор брав безпосереднюучасть у науково-дослідній роботі кафедри, зокрема в проведенні біологічного, цитогенетичногота хімічного моніторингу Дніпропетровської області.
Мета і задачі досліджень.Метою роботи є біоіндикаційна екологічна оцінка наслідків впливу гірничої промисловостіна навколишнє середовище та здоров'я населення на території гірничопромислових центрівДніпропетровської області, а також наукове обґрунтування реабілітаційних заходів.
Для досягнення поставленоїмети були сформульовані і вирішені наступні завдання:
1. Визначити екологічнийстан об'єктів навколишнього середовища на територіях, порушених діяльністю гірничоїпромисловості, з використанням біоіндикаційних та фізико-хімічних методів дослідження.
2. Оцінити за данимимедичної статистики стан здоров'я населення, яке мешкає у гірничопромислових центрах,та екологічну ситуацію за цією ознакою.
3. Оцінити загальнуекологічну ситуацію на територіях гірничопромислових центрів за проявами біоіндикаторівта здоров'ям людини і встановити рівні екологічної та генетичної небезпеки для біотита людини.
4. Встановити кореляційнізв'язки між екологічним станом довкілля за токсико-мутагенним фоном та фізико-хімічнимипараметрами.
5. Обґрунтувати можливістьзастосування фізіологічно-активних гумінових речовин для поліпшення стану ґрунтівпорушених діяльністю гірництва.
Об'єкт дослідження– створення комплексної системи біомоніторингу стану довкілля на територіях гірничопромисловихцентрів.
Предмет дослідження– біоіндикаційна оцінка екологічного стану територій гірничопромислових центрівДніпропетровської області на основізміни тест-ознак біоіндикаторів.
Методи дослідження.При виконані роботи застосовані наступні методи: біоіндикації, зокрема, тест «Стерильністьпилку рослин-фітоіндикаторів» – для оцінки токсичності атмосферного повітрята Allium-тест – для оцінки токсико-мутагенної активності ґрунтів; атомно-абсорбційнийметод для визначення вмісту в ґрунтах рухомих форм важких металів; медико-статистичний– для оцінки стану здоров'я населення за даними медико-соціальної статистики; кореляційнийаналіз – для оцінки ступеню впливу важких металів на відповідні реакції біоіндикаторів;математичного моделювання на основі рівнянь регресії – для встановлення залежностейзміни стану здоров'я населення від стану довкілля; лабораторні і натурні дослідження– для обґрунтування ефективності використання гумінових сполук для реабілітаціїпорушених ґрунтів. Статистична обробка даних проводилася з використанням стандартногопрограмного забезпечення.
Наукова новизна отриманихрезультатів.
Вперше проведена комплекснабіоіндикаційна оцінка впливу діяльності гірничої промисловості на стан об'єктівнавколишнього середовища за цитогенетичними тестами «Стерильність пилку рослин-фітоіндикаторів»,«Частота аберантних хромосом», «Мітотичний індекс» та здоров'ямнаселення за поширенням загальної захворюваності, що дозволило на їх основі розробитисистему оцінки рівнівекологічної небезпеки для здоров'я населення.
Удосконалена і дісталаподальшого розвитку відома методика екологічного обстеження та районування територіїза ступенем впливу антропогенних чинників на стан об'єктів довкілля з використаннямінтегральних цитогенетичних методів.
Обґрунтована доцільністьвикористання Allium-тесту, для кількісної оцінки ступеню забрудненості ґрунтів рухомимиформами важких металів (Mn, Pb, Zn, Cr, Cu, Ni, Co, Cd), шляхом зіставлення з результатамифізико-хімічного аналізу відповідних зразків ґрунту.
Запропоновано технічне рішення зі зниження токсичностіта мутагенності ґрунтів, порушених впливом гірничої промисловості, шляхом обробкиїх розчином гумату натрію у певних концентраціях, залежно від рівнів забруднення.
Практичне значенняотриманих результатів.
Розроблені та апробованіметоди біоіндикації для оцінки рівнів екологічної небезпеки для людини та біотина територіях, що зазнають впливу гірничої промисловості, які запропоновані длявпровадження у Державну систему моніторингу довкілля (лист Міністерства екологіїта природних ресурсів України №7124/04-10 від 25.06.2004).
На основі виконанихдосліджень розроблені методичні рекомендації «Обстеження та районування територіїза ступенем впливу антропогенних чинників на стан об'єктів довкілля з використаннямінтегральних цитогенетичних методів» (МР 2.2.12-141-2007 затверджені НаказомМОЗ від 13.03.2007 №184; та рекомендовані для практичного використання листом МОЗ№05.01.01-09/58-3248 від 17.05. 08).
Визначено ряд біоіндикаційних тест-ознак для подальшогопроведення ефективного біомоніторингу в межах Дніпропетровської області (лист Виконавчогокомітету Жовтоводської міської Ради у Дніпропетровській області № 1/1-912 від 24.12.04)та впровадження їх на інших територіях (Акт впровадження у Науково-експериментальномуфітоцентрі УААН від 07.06.05, Акт впровадження на ДП «НВО „Павлоградськийхімічний завод“ від 04.02.08).
На основі отриманих результатів розроблений спосіб зниженнятоксичності ґрунтів, порушених діяльністю гірничої промисловості, шляхом обробкиїх розчином гумату натрію. (Патент України 79802 UA від 25.07.07).
Результати дисертаційноїроботи впроваджені в навчальний процес Національного гірничого університету (Актвпровадження від 10.04.2008 р.) та Керченського державного морського технологічногоуніверситету (Акт впровадження від 14.04.2008 р.) при підготовці фахівців за спеціальністю8.07081 „Екологія та охорона навколишнього середовища“. Введено новийрозділ у лекційну частину курсів „Біоіндикація“ та „Цитогенетичниймоніторинг довкілля“ – „Застосування цитогенетичних методів біоіндикаціїдля оцінки стану об'єктів довкілля“. Розроблено ряд лабораторних та практичнихзанять, які дозволять студентам опанувати нові методи оцінки стану об'єктів довкіллята здоров'я населення.
Особистий внесок здобувача.Дисертантом особисто здійснено аналіз літературних джерел, участь у експедиціяху різні гірничопромислові центри Дніпропетровської області. Проведено відбір зразківґрунту, рослин, збір медико-статистичних даних про захворюваність населення, виконаніекспериментальні дослідження, статистична обробка даних та їх основний аналіз. Особистоздійснено оформлення роботи, написано основні розділи та висновки, підготовленопублікації за результатами досліджень, а також представлено їх на наукових семінарахта конференціях. Формулювання завдань, аналіз результатів та їх інтерпретація проведеніспільно з науковим керівником.
Апробація результатівдослідження. Результати досліджень, основні положення та висновки дисертаційноїроботи доповідалися та обговорювалися на: V Міжнародній науково-практичній конференціїстудентів, аспірантів та молодих вчених „Екологія. Людина. Суспільство.“(Київ, 2002); Міжнародній конференції „Антропогенно-змінене середовище України:Ризики для здоров'я населення та екологічних систем“ (Київ, 2003); XIV з'їздігігієністів України: „Гігієнічна наука та практика на рубежі століть“(Дніпропетровськ, 2004); Форумі гірників – 2005, (Дніпропетровськ, 2005); Міжнароднійконференції „Радіобіологічні ефекти: ризики, мінімізація, прогноз“ (Київ,2005); III Міжнародній науково-практичній конференції „Валеологія: сучаснийстан, напрямки та перспективи розвитку“ (Харків, 2005); Міжнародній науково-практичнійконференції „Перший Всеукраїнський з'їзд екологів“ (Вінниця, 2006); ТретійМіжнародній конференції „Чистота довкілля в нашому мiстi“ (Севастополь,2007); Міжнародній науково-практичній конференції „Досягнення та перспективизастосування гумінових речовин у сільському господарстві“ (Дніпропетровськ,2008); Всеукраїнській науковій конференції „Мониторинг природных и техногенныхсред“ (Сімферополь, 2008) та ін. Результати роботи доповідалися на науковихсемінарах кафедри екології Національного гірничого університету.
Публікації. Основніматеріали дисертаційної роботи висвітлені у 18 наукових працях; 4 статтях у фаховихнаукових виданнях, 13 матеріалах і тезах доповідей Міжнародних та вітчизняних конференцій,отримано 1 патент на винахід.
Обсяг і структурадисертації. Дисертація складається з вступу, огляду літератури, опису матеріаліві методів дослідження, результатів роботи та їх обговорення, узагальнення, висновківта списку використаних джерел літератури (213 найменувань, з них 43 – іншомовних).Робота викладена на 150 сторінках друкованого тексту та містить 20 рисунків і 98таблиць.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
В огляді літератури розглянута екологічна ситуація у гірничопромисловихцентрах України та Придніпровського регіону. Описані основні критерії та підходидо екологічної оцінки стану навколишнього середовища, проаналізовані недоліки тапреваги санітарно-гігієнічної оцінки стану довкілля. Проаналізовані можливості використанняметодів біоіндикації в екологічній оцінці стану компонентів навколишнього середовища.Визначені фактори, які негативно впливають на здоров'я населення, яке мешкає в зонівпливу гірничої промисловості. Проаналізовані існуючі критерії оцінки стану здоров'янаселення та екологічних факторів, що впливають на рівень захворюваності населення.Були виявлені значні можливості використання методів біоіндикації в екологічнихдослідженнях стану довкілля, а також нормування рівнів антропогенного навантаженняна території гірничопромислових центрів та прогнозування захворюваності населення.В огляді літератури звернута увага на відсутність єдиних критеріїв оцінки станудовкілля за допомогою методів біоіндикації, а також універсальних методів оцінкистану здоров'я населення.
Об'єкти і методи дослідження. Об'єктом дослідження булавибрана територія Дніпропетровської області, на якій були виділені різні за видомгірничої промисловості міста: Вільногірськ (видобуток поліметалічних руд), ЖовтіВоди (уранові руди), Павлоград (вугільна промисловість), Нікополь (гірничо-металургійнапромисловість). В якості контролю була використана територія курорту ЛОК „СолонийЛиман“ Новомосковського району Дніпропетровської області. На території кожногоміста були вибрані від двох до чотирьох тест-полігонів, які охоплювали як промислові,так і селітебні зони. На кожному з них виділяли від 4 до 8 моніторингових точок,на яких проводився відбір зразків ґрунтів та рослин. Всього досліджено 52 моніторинговіточки.
Інтегральна оцінкаекологічного стану довкілля за токсико-мутагенним фоном і здоров'я населення проведеназа методикою проф. А.І. Горової (рис. 1). Стан атмосфери та ґрунтів за токсико-мутагеннимфоном оцінювався за цитогенетичними біотестами. Оцінка здоров'я населення базуваласяна аналізі медичної статистики про розповсюдженість усіх класів хвороб.
Показники біоіндикаційних та популяційнихблоків було переведено в єдину безрозмірну систему умовних показників ушкоджуваностібіосистем:
/>, (1)
де УПУі– i-ий умовний показник ушкоджуваності біопараметру, спричинений несприятливимиумовами довкілля; Пкомф. і Пкрит. – експериментально встановленізначення біопараметру в комфортних та критичних для організму умовах, відповідно;Преал – значення біопараметру у досліджуваному варіанті.
Усереднений умовнийпоказник ушкодженості біоіндикаторів визначали
/>, (2)
/>
Рис.1. Структурна схема еколого-соціальногомоніторингу, за проф. А.І. Горовою
Інтегральний показник,що характеризує стан довкілля за загальним токсико-мутагенним фоном (ІУПУбіоінд.),передбачає паритетність складових і обчислювався за формулою:
/>, (3)
де УПУ1,УПУ2, УПУ3…. УПУm – інтегровані показники біоіндикаціїякості атмосфери, гідросфери та педосфери (m – число вибраних тест-показників).
Інтегральний показник,що характеризує стан популяційного здоров'я населення, обчислювався за формулою:
ІУПУпопул=0,4∙ІУПУдітей + 0,3∙ІУПУдоросл + 0,3∙ІУПУгенет , (4)
де ІУПУдітей– фізичне здоров'я дітей; ІУПУдоросл – фізичне здоров'я дорослого населення;ІУПУгенет – генетичне здоров'я населення.
Інтегральний показник,що характеризує природний рух населення обчислюється за формулою:
/>, (5)
де УПУ1– народжуваність; УПУ2 – смертність; УПУ3 – смертність дітейу віці до 1 року.
Інтегральний показник,що характеризує загальну екологічну небезпеку (ЕН) для людини та біоти, обчислювавсяза формулою:
ЕН = 0,6∙ІУПУбіоінд+0,4∙ ІУПУпопул (6)
Інтегральний показник,що характеризує еколого-генетичну небезпеку (ЕГН) для людини та біоти від дії мутагенівдовкілля, обчислюється за формулою:
ЕГН = 0,6∙ІУПУбіоінд+ 0,4∙ІУПУгенет. (7)
Для оцінки рівня ушкодженняздоров'я населення та стану довкілля, а також визначення рівнів екологічної і еколого-генетичноїнебезпеки, використовували єдину уніфіковану шкалу приведену в табл. 1.
Таблиця 1
Шкала оцінки стануздоров'я людини, екологічного стану довкілля і рівнів екологічної і еколого-генетичноїнебезпек (за А.І. Горовою)Діапазон чисельних значень УПУ Рівень ушкодженості біосистем Стан біосистем і здоров'я людини Оцінка екологічної ситуації 0,000 – 0,150 низький сприятливий еталонна 0,151 – 0,300 нижче за середній насторожуючий задовільна 0,301 – 0,450 середній конфліктний незадовільна 0,451 – 0,600 вище за середній загрозливий »–" 0,601 – 0,750 високий критичний катастрофічна 0,751 і вище максимальний небезпечний "–"
Комплексна екологічнаоцінка стану об'єктів довкілля та здоров'я населення на територіях гірничопромисловихцентрів Дніпропетровськоїобласті. Стан атмосфери та ґрунтів за токсико-мутагенним фоном оцінювався за цитогенетичнимибіотестами «Стерильність пилку рослин-фітоіндикаторів» і Allium-тест.
Результати оцінкитоксичності атмосфери на досліджуваній території (рис. 2) свідчать про «незадовільний»його стан у гірничопромислових містах. Найбільша токсичність атмосферного повітряспостерігається у мм. Жовті Води та Вільногірськ. На контрольній території станатмосфери оцінюється як «еталонний». Рівень ушкодженості біосистем натериторіях гірничопромислових міст у 3–3,6 разів більше аналогічних показників наконтрольній території.
В результаті оцінкитоксичності ґрунтів виявлений «катастрофічний» екологічний стан ґрунтіву мм. Жовті Води і Вільногірськ та «незадовільний» у мм. Нікополь і Павлоград.На контрольній території ЛОК «Солоний Лиман» стан ґрунтів оцінений як«еталонний». Токсичність ґрунтів на територіях досліджуваних міст у 8,2–11раз більша ніж на контрольній території. Що стосується мутагенності ґрунтів, тона території міст Жовті Води і Вільногірськ відмічається їх «катастрофічний»стан за цією ознакою. У містах Нікополь та Павлоград екологічний стан ґрунтів –«незадовільний». На контрольній території, виявлено «задовільний»стан ґрунтів. Мутагенність ґрунтів у досліджуваних містах у 2,5–4 рази вища ніжна контрольній території.
/>
Рис. 2. Порівняльнахарактеристика токсико-мутагенної активності об'єктів довкілля на територіях гірничо-промисловихцентрів Дніпропетровської області
Загальна токсико-мутагеннаактивність ґрунтів, змінюється від «еталонної» ситуації на контрольнійтериторії до «катастрофічної» у м. Жовті Води та Вільногірськ. На територіяхміст Нікополь і Павлоград стан ґрунтів оцінений як «незадовільний» з «загрозливим»станом біосистем. Стан ґрунтів на контрольній території оцінений як «еталонний»і рівень ушкодженості біосистем менше у 3,5–5,2 раз у порівнянні з досліджуванимигірничопромисловими містами.
Інтегральна оцінкаекологічного стану об'єктів довкілля за їх токсико-мутагенною активністю вказуєна те, що на території міст Жовті Води та Вільногірськ виявлена «катастрофічна»екологічна ситуація. На території міст Нікополь та Павлоград вона «незадовільна».Інтегральна еколого-генетична оцінка території ЛОК «Солоний лиман» виявила«еталонний» стан об'єктів довкілля. Токсико-мутагенна активність об'єктівдовкілля на територіях гірничопромислових міст у 3,8–5 раз вища ніж на контрольнійтериторії.
В результаті хімічногоаналізу вмісту рухомих форм важких металів (ВМ) у досліджуваних пробах ґрунтів виявленорізноманітні концентрації, що пояснюється наявністю специфічних видів гірничоговиробництва. Так на території м. Нікополь пріоритетними металами є манган та цинк.У м. Жовті Води відмічено найбільшийвміст мангану, цинку, ніколу та купруму. Для м. Павлоград пріоритетними ВМ є цинкта хром. У м. Вільногірськ – хром, кадмій і нікол. На контрольній території підвищеноговмісту ВМ не відмічено.
Для оцінки ступенюзабруднення ґрунтів ВМ, проводилося порівняння фактичних концентрацій металів удосліджуваних зразках з ГДК рухомих форм ВМ. На території м. Жовті Води виявленоперевищення концентрації цинку над ГДК у 2,28, мангану – у 1,43, а також хрому –у 1,67 рази. У м. Нікополь відмічено перевищення вмісту цинку у 1,3 рази та мангану– у 2,5 рази. В сельбіщній зоні м. Вільногірськ виявлено перевищення вмісту манганунад ГДК у 1,6 рази.
Для оцінки забрудненостіґрунтів рухомими формами ВМ за «МУ 2.1.7.730-99 Гигиеническая оценка качествапочвы населенных мест» були розраховані коефіцієнти забруднення ґрунтів хімічнимиречовинами (Kc), для оцінки забруднення ґрунтів розрахували сумарний показник забруднення(Zс) (табл. 2).
Таблиця 2
Категорії небезпекизабрудненості ґрунтів досліджуваних міст рухомими формами важких металів № тест-полігону 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Zс 12,00 12,61 11,74 10,75 17,67 32,63 13,45 39,92 9,44 12,43 1,50 2,36 РНТ Д Д Д Д ПН Н Д Н Д Д Д Д
Примітка: РНТ – категорія забрудненняґрунтів (Д – допустима; ПН – помірно небезпечна; Н – небезпечна). Тест-полігони:1 – район південного трубного заводу, м. Нікополь; 2 – район феросплавного заводум. Нікополь; 3 – центр міста Нікополь; 4 – район ж/м Новопавлівка та Лапінка м.Нікополь; 5 – сельбіщна зона м. Жовті Води; 6 – промислова зона м. Жовті Води; 7–сельбіщна зона м. Вільногірськ; 8 – промислова зона м. Вільногірськ; 9 – сельбіщназона м. Павлоград; 10 – промислова зона м. Павлоград; 11 – рекреаційна територіяЛОК «Солоний лиман»; 12 – сільськогосподарські угіддя с. Новотроїцьке.
Небезпечними для здоров'янаселення є ґрунти на територіях промислових зон міст Вільногірськ і Жовті Води,так як Zс перевищує величину 32. На контрольній території ЛОК «СолонийЛиман» Zс=1,5, отже загроза для здоров'я населення відсутня. Зарезультатами дослідження виділені території з «помірно небезпечним» забрудненнямґрунтів – сельбіщна зона м. Жовті Води, і «допустимим» – інші тест-полігони.На території гірничопромислових центрів виявлено перевищення коефіцієнту Zсу 6,3–26 разів у порівнянні з контролем.
Результати аналізупоказників природного руху населення (табл. 3) свідчать про «середній»рівень ушкодженості біосистем у більшості гірничопромислових центрів Дніпропетровськоїобласті, який є близьким до середньообласного рівня. У м. Вільногірськ спостерігаєтьсянайменший – «нижче за середній» – рівень ушкодженості біосистем, а у м.Жовті Води «вище за середній», що вказує на «загрозливий» стандемографічних процесів у цих містах.
Аналіз показників,що характеризують генетичне здоров'я, вказує на те, що на досліджуваній територіїДніпропетровської області інтегральний середньообласний показник генетичного здоров'ямає «середній» рівень ушкодження та «конфліктний» стан. Найгіршаситуація спостерігається у м. Жовті Води. Серед усіх показників, що характеризуютьгенетичне здоров'я найбільші рівні ушкодженості виявлені за поширенням вроджениханомалій розвитку у дітей та новоутворення у дорослих, які мешкають у мм. ЖовтіВоди та Вільногірськ.
Таблиця 3
Порівняльна оцінкапоказників стану здоров'я населення досліджуваних міст Дніпропетровської області,ІУПУ середні за 1999–2003 рр.Показники Досліджувані території Нікополь Жовті Води Вільногірськ Павлоград Новомоско-вський р-н Дніпропетровська обл.
ІУПУдемогр. 0,442 0,495 0,295 0,352 0,389 0,437
ІУПУгенет. 0,313 0,609 0,333 0,478 0,262 0,388
ІУПУдітей 0,486 0,506 0,389 0,484 0,326 0,392
ІУПУдоросл 0,302 0,552 0,404 0,515 0,259 0,461
ІУПУ попул. 0,379 0,551 0,377 0,492 0,287 0,412
Аналіз показників,які характеризують здоров'я дитячого населення вказує на їх «конфліктний»і «загрозливий» стан на досліджуваній території. Стан здоров'я дитячогонаселення у мм. Жовті Води, Нікополь і Павлоград є гіршим, ніж у середньому по областій оцінюється як «загрозливий», а у м. Вільногірськ і контролі оціненийяк «конфліктний» з «середнім» рівнем ушкодженості. Пріоритетнимизахворюваннями серед дитячого населення для всіх досліджених гірничопромисловихміст є хвороби органів дихання.
Аналіз інтегральнихпоказників, що характеризують стан здоров'я дорослого населення вказує на їх змінувід «насторожуючого» до «загрозливого» стану. У середньому вобласті за досліджений період стан здоров'я дорослого населення оцінений як «загрозливий».Аналогічна ситуація спостерігається у мм. Жовті Води та Павлоград. На територіїмм. Нікополь і Вільногірськ стан здоров'я дорослого населення оцінений як «конфліктний»з «середнім» рівнем ушкодженості. Найкраща ситуація спостерігається уНовомосковському районі, де виявлено «нижче за середній» рівень ушкодженостіта «насторожуючий» стан здоров'я дорослого населення.
Результати аналізуінтегральних показників, що характеризують здоров'я населення, дозволили виділититериторії з «загрозливим» станом – мм. Жовті Води, Павлоград; «конфліктним»– мм. Нікополь, Вільногірськ. На контрольній території спостерігається «насторожуючий»стан здоров'я населення.
Аналіз результатівкомплексних досліджень стану довкілля та здоров'я населення на території гірничопромисловихміст Дніпропетровської області за результатами біоіндикаційних досліджень (рис.3), вказує на значне перевищення (у 2,5–11 разів) умовних показників ушкодженостібіоіндикаторів у всіх досліджуваних містах у порівнянні з контролем. Виявлено, щобільшість використаних біоіндикаційних показників мають високі рівні ушкодженості.Найбільш чутливим є показник, що характеризує токсичність ґрунтів (Мітотичний індекс),за яким на території досліджуваних міст спостерігається найбільше перевищення аналогічнихпоказників на контрольній території.
Найбільші рівні ушкодженостібіоіндикаторів спостерігаються на територіях видобутку та збагачення уранових руд(м. Жовті Води), а також видобутку поліметалічних руд (м. Вільногірськ). Менші рівніушкодженості біоіндикаторів спостерігаються на територіях розробки вугільного родовища(м. Павлоград) та розробки марганцевогородовища (м. Нікополь). Слід відмітити, що у м. Жовті Води спостерігається найгіршаситуація за всіма біоіндикаційними показниками. На території інших міст рівень ушкодженостібіоіндикаторів менший, ніж у м. Жовті Води, але відмічено перевищення показниківна контрольній території.
/>/>
Рис. 3. Порівняльна характеристика екологічного стану досліджуваних міст Дніпропетровськоїобласті за результатами біоіндикаційних досліджень. 1 – Токсичність атмосферного повітря затестом «Стерильність пилку рослин-фітоіндикаторів», ІУПУ; 2 – Токсичністьґрунтів за тестом «Мітотичний індекс», ІУПУ; 3 – Мутагенність ґрунтівза тестом «Частота аберантних хромосом», ІУПУ; 4 – Загальний токсико-мутагеннийфон довкілля, ІУПУбіоінд.; 5 – Генетичне здоров'я населення ІУПУгенет.;6 – Здоров'я дитячого населення, ІУПУдітей; 7 – Здоров'я дорослого населення,ІУПУдоросл; 8 – Популяційне здоров'я, ІУПУпопул.
/>/>
Аналіз результатівоцінки рівнів екологічної і еколого-генетичної небезпеки для біоти на досліджуванійтериторії, вказує на «високий» рівень екологічної небезпеки (ЕН) для біотина території м. Жовті Води (табл. 4). На території міст Вільногірськ, Павлограді Нікополь спостерігається «вище за середній» рівень ЕН. На контрольнійтериторії рівень ЕН – «нижче за середній» Слід відмітити, що аналогічнаситуація спостерігається і за рівнем еколого-генетичної небезпеки (ЕГН), виключеннямє місто Нікополь, де виявлено «середній» рівень ЕГН.
Таблиця 4
Оцінка рівнів екологічноїі еколого-генетичної небезпеки для людини та біоти на територіях міст з різним видомгірничої промисловостіНебезпека Нікополь Жовті Води Вільногірськ Павлоград Солоний лиман Еколого-генетична 0,434 0,637 0,497 0,487 0,182 Екологічна 0,461 0,613 0,515 0,493 0,192
Таким чином, на територіїгірничопромислових міст виявлене перевищення рівнів ЕН в 2,4–3,5 рази, а ЕГН в 2,4–3,2рази в порівнянні з контрольною територією. За рівнем ЕН досліджувані міста ранжувалинаступним чином: Жовті Води > Вільногірськ > Павлоград > Нікополь >ЛОК «Солоний лиман».
Моделювання впливузабруднювачів довкілля на стан біоти та здоров'я населення. Для обґрунтування можливості використанняцитогенетичних методів біоіндикації для кількісної оцінки ступеню забрудненостіґрунтів рухомими формами важких металів встановили залежності зміни ушкодженостібіоіндикаторів від рівня забрудненості досліджуваних територій ВМ.
Установлені парніта множинні кореляційні зв'язки між вмістом у ґрунтах рухомих форм ВМ та відповіднимивідгуками біоіндикаторів, що дозволило обґрунтувати можливість використання Allium-тестудля кількісної оцінки ступеню забрудненості ґрунтів рухомими формами важких металів(Mn, Pb, Zn, Cr, Cu, Ni, Co, Cd), що здатні впливати на біологічні об'єкти.
Той факт, що на територіїміст, де виявлений найвищий рівень ушкодження біоіндикаторів, виявлені високі коефіцієнтисумації забруднення ґрунтів Zс, і навпаки, дозволив побудувати модель,яка характеризує прямий вплив негативної дії забруднювачів ґрунтів на рівень ушкодженостібіоіндикаторів (рис. 4). Аналіз моделі виявив, що при стовідсотковій відсутностіушкодженості біоіндикаторів величина сумарного показника забруднення ґрунтів становитьZс ≈ 4, тобто рівень ушкодженості біоіндикаторів «низький»,а рівень небезпеки території – «допустимий». Підставивши кінцеві значенняінтервалів величини ІУПУ=1 у отриману модель, отримали значення величини Zс≈200.
/>/>
Рис. 4. Залежність коефіцієнта сумаціїZс від інтегрального умовного показника ушкодженості біоіндикаторів ІУПУ
Підставивши кінцевізначення кожного з інтервалів шкали оцінки ушкодженості біоіндикаторів у отриманумодель (рис. 4), визначили відповідні значення коефіцієнтів сумації Zс.Співставлення діапазонів шкал оцінки рівнів ушкодженості біоіндикаторів і небезпекизабрудненості ґрунтів за показником Zc дозволило створити узагальненуоціночну шкалу оцінки небезпеки від забруднення ґрунтів ВМ за результатами біоіндикації(табл. 5). Отримана шкала дозволяє визначити рівень забруднення території важкимиметалами за відповідним рівнем ушкодженості біоіндикаторних тест-систем.
Для ефективного управліннястаном навколишнього середовища необхідна інформація про рівні забрудненості природногосередовища та реакцію на них біологічних об'єктів, включаючи людину. У зв'язку зцим, була проведена кількісна оцінка стану здоров'я населення і рівня забрудненостідовкілля за біотестами, а також побудована математична модель їх взаємного зв'язку(рис. 5).
Аналіз отриманих залежностейвиявив, що забруднення довкілля не впливає на основні демографічні процеси, томуцей параметр (тренд 1) було виключено із подальшого аналізу закономірностей міжстаном здоров'я та станом довкілля, як неінформативний. Найбільшу чутливість, тобтовеличину зростання ушкодженості здоров'я від рівня забрудненості, дав тест стерильностіпилку фітоіндикаторів, а найменшу – мітотичний індекс. Початковий рівень здоров'янаселення за проведеними тестами змінювався приблизно в межах від 0,2 до 0,320 УПУ,а граничний – від 0,680 до 1,000 УПУ.
Таблиця 5
Шкала оцінки небезпекивід забруднення ґрунтів рухомими формами важких металів за результатами біоіндикаціїДіапазон значень ІУПУ Діапазон значень, Zc Стан біосистем Екологічна ситуація Категорія небезпеки 0,000–0,150 0,0–4,0 Сприятливий Еталонна Допустима 0,151–0,300 4,1–8,0 Насторожуючий Задовільна "–" 0,301–0,450 8,1–16,0 Конфліктний Незадовільна Помірно небезпечна 0,451–0,600 16,1–32,0 Загрозливий "–" "–" 0,601–0,750 32,1–128,0 Критичний Катастрофічна Небезпечна 0,751 і вище 128,1 і вище Небезпечний "–" Надзвичайно небезпечні
/>
/>
/>
Рис.5.Залежності різних показників здоров'я населення від оцінок стану довкілля за кожнимз трьох запропонованих біотестів. а – Стерильність пилку рослин-фіто-індикаторів; б – Частота аберантниххромосом; в – Мітотичний індекс;
1– природний рух населення;
2 – генетичне здоров'я;
3 – здоров'я дитячогонаселення;
4 – здоров'я дорослого населення.
Відносно близькийхарактер трендів 2–4 і скупченість даних указали на можливість побудови узагальненоїзалежності інтегрального здоров'я населення від інтегрального забруднення довкілляна основі паритетності трьох факторів здоров'я та трьох запропонованих біотестів.Ця залежність інтегрального здоров'я населення Y від рівня забруднення довкілляX була побудована з використанням усього масиву отриманих даних, окрім демографічнихпоказників, і наведена моделлю у вигляді Y=Y0·exp(C·X)=0,2497 · exp(0,9984X), R2=0,604 (рис.6).
Модель залежностіінтегрального здоров'я населення від рівня забруднення навколишнього середовища, оціненого забіотестами («Стерильності пилку рослин-фітоіндикаторів», «Мітотичнийіндекс» та «Частота аберантних хромосом»), у вигляді експоненти загальноговиду з двома параметрами (Y0і С) адекватно описує вплив забрудненняна здоров'я населення.
/>
Рис.6. Залежність інтегрального здоров'я населення від інтегрального забруднення довкілля,оціненого за результатами біоіндикації
Засоби реабілітації ґрунтів забруднених важкими металами. У результаті проведених дослідженьгірничопромислових міст Дніпропетровської області виявлені території з високим рівнемтоксико-мутагенної активності ґрунтів і підвищеним вмістом рухомих форм ВМ. Хімічнезабруднення ґрунтів ВМ на територіях з високим рівнем техногенного навантаженняє актуальною проблемою сьогодення. Зниження рівня екологічноїнебезпеки від забруднення ґрунтів ВМ можна здійснити за рахунок обмеження їх надходженняіз ґрунтів до рослин та організму людини. Одним з методів обмеження міграції ВМє використання гумінових сполук, які мають високі сорбційні властивості та при взаємодії з рухомимиформами ВМ, утворюють слабо розчинні металоорганічні комплекси. Був розроблений спосіб детоксикаціїґрунтів для забезпечення прискорення процесів відновлення природних властивостейдеградованих ґрунтів.
ВИСНОВКИ
У дисертаційній роботісформульована та вирішена науково-практична задача з підвищення ефективності оцінкиекологічного стану гірничопромислових територій для визначення рівнів екологічноїнебезпеки для біоти та людини. Були встановленні закономірності взаємозв'язку міжрівнем забрудненості об'єктів навколишнього середовища та станом біоти і здоров'янаселення, що мешкає на цих територіях.
У результаті проведеногодослідження можна зробити наступні висновки:
1. Установлено, щона території досліджених гірничопромислових центрів Дніпропетровської області загальнатоксичність атмосферного повітря, токсичність та мутагенність ґрунтів за результатамибіоіндикації у 3–3,6, у 8,2–11 і 2,5–4 рази перевищує відповідні значення на контрольнійтериторії (ЛОК «Солоний Лиман»). Найбільша токсичність атмосферного повітрята токсико-мутагенна активність ґрунтів спостерігається на територіях міст ЖовтіВоди та Вільногірськ, екологічна ситуація в цих містах оцінена як «катастрофічна».
2. У результаті фізико-хімічногоаналізу вмісту рухомих форм ВМ у ґрунтах встановлено, що найбільш небезпечними дляздоров'я населення є ґрунти, промислової зони м. Вільногірськ, а також промисловоїі сельбіщної зони м. Жовті Води. За результатами аналізу виділені міста з «небезпечним»рівнем забруднення ґрунтів – мм. Жовті Води та Вільногірськ, помірно небезпечним– інші досліджувані території. На території гірничопромислових центрів спостерігаєтьсяперевищення коефіцієнта сумації у 6,3–26 раз у порівнянні з контролем.
3. На територіях тест-полігонів(промислові зони міст Жовті Води та Вільногірськ) виявлено небезпечний для здоров'ярівень забруднення ґрунтів рухомими формами ВМ, коефіцієнт сумації Zcтут змінюється від 32,63 до 39,92, а рівень ушкодження біоіндикаторів УПУ змінюєтьсявід 0,617 до 0,895, що вказує на «критичний» та «небезпечний» стан біоіндикаторів і відповідно «катастрофічний»стан ґрунтів за токсико-мутагенною активністю, і навпаки – на контрольній територіїZc=1,5 і УПУ=0,036–0,120, що вказує на «сприятливий» стан біоіндикаторів і «еталонний»стан ґрунтів. На територіях з розвинутою гірничою промисловістю відмічається збільшеннякоефіцієнту сумації забруднення ґрунтів ВМ, що віддзеркалюється в підвищенні рівняушкодженості біоіндикаторів і вказує на підвищення токсичності і мутагенності досліджуванихґрунтів.
4. Установлено парніта множинні кореляційні зв'язки між вмістом у ґрунтах рухомих форм ВМ та відповіднимивідгуками біоіндикаторів, що дозволило обґрунтувати можливість використання Allium-тестудля кількісної оцінки ступеню забрудненості ґрунтів рухомими формами ВМ (Mn, Pb,Zn, Cr, Cu, Ni, Co, Cd), що здатні впливати на біологічні об'єкти.
5. Виявлено, що демографічнаситуація у досліджуваних містах знаходиться приблизно в однаковому «конфліктному»стані за виключенням мм. Жовті Води та Вільногірськ, де виявлено «загрозливу»і «насторожуючу» ситуацію відповідно. Найгірша ситуація спостерігаєтьсяза показником «народжуваність» в більшості досліджуваних міст. Досліджуванітериторії можна ранжувати в порядку покращення ситуації наступним чином: Жовті Води> Нікополь > Дніпропетровська область > Новомосковський район > Павлоград> Вільногірськ.
Стан генетичного здоров'я,оцінений як «критичний» на території м. Жовті Води, «загрозливий»– м. Павлоград, «конфліктний» – мм. Нікополь, Вільногірськ і в Дніпропетровськійобласті; і «насторожуючий» у Новомосковському районі. Досліджувані території,в порядку покращення ситуації можна розташувати наступним чином: Жовті Води >Павлоград > Дніпропетровська область > Вільногірськ > Нікополь > Новомосковськийрайон.
Стан здоров'я дітейоцінений як «конфліктний» у м. Вільногірськ, Новомосковському районі іДніпропетровській області та «загрозливий» у мм. Жовті Води, Нікопольі Павлоград. Досліджувані території в порядку покращення ситуації ранжували наступнимчином: Жовті Води > Нікополь > Павлоград > Дніпропетровська область >Вільногірськ > Новомосковський район.
На території мм. Нікопольі Вільногірськ виявлено «конфліктний» стан здоров'я дорослого населення,на території Новомосковського району він «насторожуючий», у мм. ЖовтіВоди, Павлоград і в Дніпропетровській області – «загрозливий». Досліджуванітериторії за станом здоров'я дорослого населення ранжували наступним чином: ЖовтіВоди > Павлоград > Дніпропетровська область > Вільногірськ > Нікополь> Новомосковський район.
6. На території гірничопромисловихміст виявлене перевищення рівнів екологічної небезпеки в 2,4–3,5 рази, а еколого-генетичноїнебезпеки в 2,4–3,2 рази в порівнянні з контрольною територією. За рівнем екологічноїнебезпеки в порядку покращення ситуації досліджувані міста ранжували наступним чином:Жовті Води > Вільногірськ > Павлоград > Нікополь > ЛОК «Солонийлиман».
7. Отримано математичнумодель залежності умовних показників здоров'я населення Y від умовних показників забруднення довкілляX, визначених на основі паритетностітрьох факторів – здоров'я дітей, дорослих і генетичного здоров'я і трьох біотестів– «Стерильність пилку рослин-фітоіндикаторів», «Частота аберантниххромосом» і «Мітотичний індекс», що з достатньою достовірністю представленамоделлю у вигляді експоненти Y=Y0·exp(C·X)=0,25·exp(X) (R2=0,604), яка може бутивикористана для прогнозу стану довкілля за показниками здоров'я населення у виглядіX=ln4·Y або X=1,39+lnY. Залежність показників інтегральногоздоров'я населення від інтегрального забруднення довкілля описується прогресуючоюекспонентою, параметри якої визначаються рівнем природної захворюваності населенняв умовах навколишнього середовища, близьких до комфортних, що складає близько 25%і не залежить від забруднення, а інтенсивність росту захворюваності від забрудненняблизька до одиниці.
В області низькихзначень умовного показника забруднення середовища зміни стану здоров'я відносноневеликі за рахунок певної адаптації населення до забруднювачів, граничний рівеньякої відповідає рівню захворюваності населення близько 0,5 (50%). Оскільки фактичнепогіршення здоров'я прогресує з ростом забруднення, граничне значення його умовногопоказника, що відповідає захворюваності населення 0,5 (50%), за запропонованою моделлюскладає 0,7 (70%) і рекомендується як гранично допустиме значення (ГДЗ) умовногопоказника забруднення довкілля, перевищення якого не є допустимим.
8. Встановлена можливістьвикористання гумінових речовин для зниження токсичності порушених гірництвом ґрунтів.Отримані лінійні залежності, що характеризують ефективність зниження рівня токсичностіґрунтів при обробці розчином гумату натрію (100 мг/л) представлені рівнянням y=0,52x+76,68(R2=0,75), зниження мутагенності також має лінійний характер і описуєтьсярівнянням y=0,23x+1,96 (R2=0,59). Інтенсивність зниження токсичностіта мутагенності при обробці гуматом натрію залежить від рівня токсичності і мутагенностівихідних деградованих ґрунтів.
СПИСОК ПРАЦЬ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ
1. Горова А. І. Моделювання впливу забрудненості довкілля на здоров'ялюдини / А. І. Горова, В. Є Колесник, А. В. Павличенко // Довкілля та здоров'я.– 2006. – № 2. – С. 3–6. (Аналіз стану здоров'я населення, визначення рівнів ушкодженостібіоіндикаторів, кореляційний аналіз між цими показниками).
2. Горова А. І. Моніторинг забрудненняґрунтів Дніпропетровської області рухомими формами важких металів з використаннямвідгуків біоіндикаторів / А. І. Горова, А. В. Павличенко, Ю. Г. Нероба // Довкіллята здоров'я. – 2006. – № 4 (39). – С. 20–24. (Відбір рослин та ґрунтів, визначеннястану біоіндикаторів, проведення кореляційного аналізу).
3. Горовая А. И. Методология эколого-социальногомониторинга горно-промышленных регионов, как составляющая устойчивого развития Украины/ А. И. Горовая, А. В. Павличенко // Гігієна населених місць: зб. наук. праць. –К.: Міністерство охорони здоров'я України, 2004. – № 43. – С. 552–559. (Розробката апробація методології еколого-соціального моніторингу).
4. Горовая А. И. Цитогенетические механизмыдействия физиологически активных гуминовых веществ в нормальных и экстремальныхусловиях / А. И. Горовая, Т. В. Скворцова, А. В. Павличенко // Гігієна населенихмісць: зб. наук. праць. – Київ: Міністерство охорони здоров'я України, 2003. – №42. – С. 491–503. (Вивчення механізмів дії гумінових речовин).
5. МР 2.2.12 – 141 – 2007 Обстеження тарайонування території за ступенем впливу антропогенних чинників на стан об'єктівдовкілля з використанням цитогенетичних методів / [С. А. Риженко, А. І. Горова,Т. В. Скворцова, І. І. Клімкіна, А. В. Павличенко, І. Г. Миронова, А. М. Пономаренко,О. П. Кравчук] – К.: Головне базове видавництво МОЗ України ДП «Центр інформаційнихтехнологій», 2007. – 35 с. (Розробка методів оцінки токсико-мутагенної активностіоб'єктів довкілля за тестами – Allium-тест і Стерильність пилку рослин).
6. Cytogenetic effects of humic substancesand their use for remediation of polluted environments / A. Gorovaya, T. Skvortsova,I. Klimkina, A. Pavlichenko // Use of humic substances to remediate polluted environments:from theory and practice. Pranted in the Netherlands. – 2005. – Р. 311–328. (Вивченняцитогенетичних ефектів дії природних адаптогенів для відновлення деградованих ґрунтів).
7. Пат. 79802 Україна, МПК В 09 С1/00.Спосіб зниження токсичності ґрунтів / Горова А. І., Колесник В. Є., Лапицький В.М., Павличенко А. В., Борисовська О. О.; Національний гірничий університет. – №а 200500899; заявл. 01.02.05; опубл. 25.07.07; Бюл. № 11 – 4 с. (Дослідження ефективностівикористання гумінових сполук на територіях з різними видами гірничого виробництва).
8. Горова А. І. Застосування природнихадаптогенів для реабілітації ґрунтів пошкоджених уранодобувною промисловістю / А.І. Горова, А. В. Павличенко // Проблеми радіаційної медицини та радіобіології: зб.наук. праць. – К.: Науковий центр радіаційної медицини АМН України, 2005. – № 11.– С. 514–520. (Вивчення можливостей використання природних сполук для зменшеннятоксико-мутагенної активності ґрунтів пошкоджених уранодобувною промисловістю).
9. Павличенко А. В. Оценка влияния деятельностигорнопромышленных предприятий на состояние компонентов окружающей среды / А. В.Павличенко // зб. тез доповідей V Міжнар. наук.-практ. конф. студентів, аспірантівта молодих вчених [«Екологія. Людина. Суспільство.»], (Київ, 13–15 трав.2002 р.). – К.: Політехніка, 2002. – С. 514–515.
10. Горовая А. И. Цитогенетическое биотестированиесостояния окружающей среды в горнопромышленных регионах по токсико-мутагенному фону / А. И. Горовая, И. И. Климкина,А. В. Павличенко // Гігієнічна наука та практика на рубежі століть: матеріали XIVз'їзду гігієністів України, 19—21 трав. 2004 р., Дніпропетровськ. Т. 1. – Дніпропетровськ:АРТ-ПРЕС, 2004. – С. 201–204. (Експериментальні дослідження екологічного стану об'єктівдовкілля з використанням методів біоіндикації у гірничих регіонах України).
11. Горова А. І. Зменшення токсико-мутагенної активностіґрунтів на території м. Жовті Води з використанням гумінових сполук / А. І. Горова, А. В. Павличенко // Радіобіологічні ефекти: ризики, мінімізація,прогноз: матеріали Міжнар. конф.,22—24 бер. 2005 р., Київ. – К.: НЦРМ АМН України, 2005. – С. 120–121. (Дослідженняефективності використання гумінових сполук, для зменшення токсико-мутагенної активностіґрунтів м. Жовті Води).
12. Горова А. І. Біоіндикаційна оцінка стануоб'єктів довкілля у промислових центрах Дніпропетровської області / А. І. Горова,А. В. Павличенко // Тези доповідей Міжнародної науково-практичної конференції [«ПершийВсеукраїнський з'їзд екологів»], (Вінниця, 4–7 жовт. 2006 р.). – Вінниця: УНІВЕРСУМ,2006. – С. 112. (Біоіндикаційна оцінка стану об'єктів довкілля).
13. Горова А. І. Оцінка стану здоров'я населенняв техногенно-навантажених центрах Дніпропетровської області / А. І. Горова, А. В. Павличенко,Н. В. Ульянова //Валеологія: сучаснийстан, напрямки та перспективи розвитку: матеріали III Міжнар. наук.-практ. конф.,8–10 квіт. 2005 р., Харків. Т. 2. – Х.: ХНУ ім. Каразіна, 2005. – С. 52–55. (Аналізстану здоров'я населення, яке мешкає у гірничопромислових містах Дніпропетровськоїобласті).
14. Горовая А. И. Роль гуминовых веществв восстановлении почвенного плодородия деградированных почв / А. И. Горовая, Т.В. Скворцова, А. В. Павличенко // Досягнення та перспективи застосування гуміновихречовин у сільському господарстві: матеріали Міжнар. наук.-практ. конф., присвяченої100-річчю від дня народження проф. Л. А. Христєвої, 20–22 лют. 2008 р., Дніпропетровськ.– Дніпропетровськ: Дніпр. держ. агр. ун-т, 2008. – С. 127–133. (Вивчення ефективностівідновлення деградованих ґрунтів гуміновими речовинами).
15. Горова А. І. Моніторинг забрудненняґрунтів рухомими формами важких металів з використанням відгуків біоіндикаторів/ А. І. Горова, А. В. Павличенко, Ю. Г. Нероба // Мониторинг природных и техногенныхсред: материалы Всеукр. научн. конф., 24–26 апр. 2008 г., Симферополь. – Симферополь:ДИАЙПИ, 2008. – С. 162–164. (Проведення біоіндикаційної оцінки стану ґрунтів тазіставлення їх з результати фізико-хімічного аналізу).
16. Горова А. І. До питання оцінки екологічноїнебезпеки для біоти від забруднення ґрунтів важкими металами / А. І. Горова, А. В. Павличенко, Ю. Г. Нероба, Г.А. Кроїк // Форум гірників: матеріали Міжнар. конф., 12—14 жовт. 2005 р., Дніпропетровськ.Т. 2. — Дніпропетровськ: НГУ, 2005. — С. 13—21. (Обґрунтування можливості використаннявідгуків біоіндикаторів для оцінки рівнів небезпеки забруднення ґрунтів важкимиметалами ).
17. Обґрунтування можливості використання території курорту «СолонийЛиман» в якості місцевого контролю в системі комплексного екологічного моніторингу/ [А. І. Горова, І. І. Клімкіна, В. Ю. Ґрунтова, А. В. Павличенко, В. В. Гаркуша,Н. М. Скурідіна] // Екологічні проблеми техногенно-навантажених регіонів: матеріалиМіжнар. наук.-практ. конф., присвяченої 10-річчю каф. екології Національного гірничогоуніверситету, 12–14 трав., 2008 р., Дніпропетровськ. – Дніпропетровськ: НГУ, 2008.– С. 62–65. (Проведення оцінки токсичності та мутагенності зразків ґрунтів на територіїкурорту Солоний лиман).
18. Горова А. І. Методологія оцінки стану довкілля та здоров'янаселення з використанням цитогенетичних методів / А. І. Горова, А. В. Павличенко// Чистота довкілля в нашому місті: працi та повідомлення третьої Мiжнар. конф.,2–5 жовт. 2007р., Севастополь. – К., 2007. – С. 18–21. (Обґрунтування можливостівикористання методів біоіндикації в моніторингових дослідженнях).
Анотація
Павличенко А.В. Біоіндикаційнаоцінка екологічного стану територій гірничопромислових центрів Дніпропетровськоїобласті. – Рукопис.
Дисертація на здобуттянаукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.16 – екологія.– Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича, Чернівці, 2008.
Дисертація присвяченаоцінці впливу гірничої промисловості на стан об'єктів навколишнього середовища звикористанням методів біоіндикації. Визначені рівні екологічної та еколого-генетичноїнебезпеки для населення на території гірничопромислових центрів Дніпропетровськоїобласті. Виявлені міста з високими рівнями екологічної та еколого-генетичної небезпеки– м. Жовті Води та Вільногірськ.
Апробована системаеколого-соціального моніторингу на територіях гірничо-промислових центрів Придніпров'я.Отримана модель оцінки стану здоров'я населення за рівнем ушкодженості біоіндикаторів.
Отримана експоненціальна модельта шкала оцінки небезпеки для здоров'я населення від забруднення ґрунтів важкимиметалами за рівнем ушкодженості біоіндикаторів. Встановлена залежність зниження рівнятоксичності ґрунтів при обробці розчином гумату натрію.
Ключові слова: біоіндикація, гірничопромисловітериторії, здоров'я населення, інтегральна цитогенетична оцінка, гумінові речовини.
Аннотация
Павличенко А.В. Биоиндикационнаяоценка экологического состояния территорий горнопромышленных центров Днепропетровскойобласти. – Рукопись.
Диссертация на соискание ученойстепени кандидата биологических наук по специальности 03.00.16 – экология. – Черновицкийнациональный университет имени Юрия Федьковича, Черновцы, 2008.
В диссертационной работе проведенакомплексная оценка состояния окружающей среды и здоровья населения на территорияхДнепропетровской области, подверженных влиянию различных видов горнопромышленногопроизводства. Исследования проводились на территории городов Желтые Воды (добычаи обогащение урановых руд), Вольногорск (полиметалические руды), Павлоград (угольноеместорождение), Никополь (месторождение марганцевых руд), контрольная территория – курорт «Соленый лиман».
Комплексная оценка состоянияобъектов окружающей среды производилась с использованием цитогенетических биотестов– «Стерильность пыльцы растений-фитоиндикаторов» (токсичность атмосферноговоздуха) и Allium-тест (токсико-мутагенная активность почв). Для оценки здоровьянаселения анализировали данные медицинской статистики о распространенности всех классов болезней среди детского и взрослогонаселения, также анализировали основные показатели, характеризующие демографическуюситуацию и генетическое здоровье. Экспериментальныеданные переводили в единую систему условных показателей повреждаемости биосистемпо методике проф. А.И. Горовой.
Установлено, что на территориигорнопромышленных центров Днепропетровской области токсичность атмосферного воздуха,токсичность и мутагенность почв по результатам биоиндикации в 3–3,6, в 8,2–11 и 2,5–4 раз превышаетсоответствующие значения на контрольной территории, соответственно. Наибольшая токсичность атмосферного воздуха итоксико-мутагенная активность почв наблюдается на территориях городов Желтые Водыи Вольногорск, экологическая ситуация в этих городах оценена как «катастрофическая».По результатам биоиндикационных исследований экологическое состояние контрольнойтерритории оценивается как «эталонное».
Наивысшие уровни повреждениябиоиндикаторов выявлены на территориях городов Желтые Воды и Вольногорск.
Проведен анализ содержанияподвижных форм тяжелых металлов в почвах исследованных горнопромышленных центров.Установлено, что почвы с высокими концентрациями подвижных форм тяжелых металловхарактеризуются повышенной токсико-мутагенной активностью.
Проведено ранжирование горнопромышленныхцентров Днепропетровской области по состоянию здоровья детского и взрослого населения,проанализирована демографическая ситуация и показатели генетического здоровья населения.Наихудшее состояние здоровья населения выявлено в г. Желтые Воды.
Проведено ранжирование горнопромышленных центров Днепропетровскойобласти по уровням экологической и эколого-генетической опасности: Желтые Воды >Вольногорск > Павлоград > Никополь > ЛОК «Соленый лиман».
Установлены парные и множественныекорреляционные связи между концентрациями подвижных форм тяжелых металлов в почвахи цитогенетическими изменениями в клетках фитоиндикаторов. Обоснована возможностьиспользования Allium-тестадля количественной оценкистепени загрязнения почв подвижными формами тяжелых металлов (Mn, Pb, Zn, Cr, Cu, Ni, Co, Cd).
Получена экспоненциальная модель и шкала оценкиопасности для здоровья населения от загрязнения почв подвижными формами тяжелыхметаллов по уровню повреждения биоиндикаторов.
Для установления взаимосвязимежду показателями состояния объектов окружающей среды оцененными с помощью биотестови состоянием здоровья населения по четырем показателям, проводили парный корреляционныйанализ, который выявил тесные корреляционные связи между всеми исследуемыми параметрами,за исключением демографического показателя. Установлены зависимости изменения состоянияздоровья населения от уровня загрязненности окружающей среды оцененного по биотестам.Построена модель зависимости показателя интегрального здоровья населения от уровнязагрязнения окружающей среды, определенных на основании паритетности показателей здоровья детей, взрослого населения,генетического здоровья и трех биотестов – «Стерильность пыльцы растений-фитоиндикаторов»,«Частота аберрантных хромосом» и «Митотический индекс». Полученнаямодель может быть использована для оценки и прогноза состояния здоровья населенияв горнопромышленных центрах по результатам биоиндикации.
Установлена возможность использованиягуминовых веществ для снижения токсичной и мутагенной активности почв нарушенныхдеятельность горной промышленности.
Ключевые слова: биоиндикация, горнопромышленные территории,здоровье населения, интегральная цитогенетическая оценка, гуминовые вещества.
Annotation
Pavlichenko A.V.The bioindication assessment of ecological state of territories of mining and industrialcenters of Dnipropetrovsk region. − manuscript.
Dissertation fora competition of scientific degree in biologicalsciences by specialty 03.00.16 – ecology.– Chernivtsy national university by Yuri Fedcovich,Chernivtsy, 2008.
The dissertationis dedicated to the estimation of mining industry influence upon the condition ofenvironmental objects by means of bioindication methods. The levels of ecologicalecological-genetic danger for population of mining and industrial centers of Dnipropetrovskregion are defined. The cities with high ecological and ecological-genetic dangerlevels are educed – namely Zhovti Vody and Vilnogirsk.
The system of ecologicaland social monitoring on the territory of mining and industrials centers of Pridneprovskregion is approved. The model of population health estimation under the level ofbioindicators' damage is obtained.
The exponentialmodel and the estimation scale of a danger for population health from the heavymetals pollution of soils and bioindicators' damage levels are obtained. The relationbetween the reduction of soils toxicity levels and concentration of natrium humatsolution under the soil treatment is received.
Key words: bioindication,mining and industrialterritories, population health, integral cytogenetic estimation, humic substances.
Редакційно-видавничийвідділ
Свідоцтво про внесеннядо Державного реєстру ДК №1842
Підписано до друку06.11.08. Формат 60х90/16. Папір офсет. Ризографія.
Ум. друк. арк. 0,9.Обл.-вид. арк. 1,3. Тираж 100 прим. Зам. №
Національний гірничийуніверситет
49005, м. Дніпропетровськ, просп. К. Маркса,19.