Биоиндикатор - это качество организма, популяции, сообщества или экосистемы, используемое для индикации здоровья или состояния окружающей среды. Для мониторинга качества воздуха широко используются биоиндикаторы, особенно лишайники и гриофиты. Преимущества прямых измерений качества воздуха включают долгосрочную интеграцию уровней загрязнения с течением времени и снижение эксплуатационных расходов.
Во многих странах для биомониторинга качества воздуха успешно используются такие показатели биоразнообразия, как число чувствительных видов, относительное обилие функциональных групп или частота генотипов. Измерение концентраций загрязняющих веществ в лишайниках является еще одним способом картирования качества воздуха.
Большинство исследований посвящено здоровью окружающей среды для управления землепользованием и регулирования качества воздуха. Эксперты в области здравоохранения часто предлагают использовать биоиндикаторы в оценках общественного здравоохранения для преодоления недостатка систематических измерений качества воздуха.
Предлагают они это делать с помощью инструментальных сетей мониторинга для выявления хронических низких уровней загрязнения ниже пределов обнаружения. Тканевые биоиндикаторы позволяют составлять карты токсичных загрязнителей с высоким пространственным разрешением, которые редко измеряются приборами.
Тем не менее, редко, чтобы исследования действительно включали в себя биоиндикаторы и данные общественного здравоохранения.
Используемые индикаторы для определения загрязнения
Использование информации об окружающей среде для оценки качества воздуха является относительно старой наукой. Впервые лишайники были описаны как "измерители здоровья воздуха" в 1866 году, когда финский ботаник отметил, что некоторые виды растений обитают только в большом городском парке в Париже.
В то время как многие организмы проявляют поддающуюся измерению реакцию на загрязнение, лишайники и гриофиты (т.е. мхи и печеночницы) являются наиболее широко используемыми биоиндикаторами, как в экологических исследованиях, так и в исследованиях здоровья человека.
У лишайников и гриофитов отсутствуют корневые структуры и способность к хранению воды, что создает зависимость от влаги и питательных веществ, выбрасываемых из атмосферы. Не имея защитной кутикулы, они также поглощают воду и загрязняющие вещества, как губка.
Для картирования осаждений азотсодержащих загрязнителей и серы обычно используются индексы биоразнообразия, включая богатство, относительное изобилие или доминирование чувствительных видов лишайников и гриофитов.
Чувствительность видов к кислотному осаждению, N- и S-содержащим аэрозолям была хорошо установлена в ходе полевых исследований и экспериментов по контролируемой фумигации. Индексы биоразнообразия обычно хорошо коррелируют с инструментальными измерениями осаждения загрязнителей, хотя некоторые индексы намеренно не являются специфическими.
Это означает, что они не калибруются для отслеживания конкретных загрязнителей. В этом случае меры по сохранению биоразнообразия интерпретируются как комплексный ответ на "качество воздуха", который может дать полезную картину воздействия на человека, поскольку организм человека интегрирует загрязнения из различных источников.
Азот, а также металлы, радионуклиды и стойкие органические загрязнители, такие как полициклические ароматические углеводороды, диоксины и фураны накапливаются с течением времени в лишайниковых тканях, что позволяет использовать их в качестве мониторов пассивного осаждения.
Биоиндикаторы качества воздуха: пути продвижения вперед
Очевидно, что существует большой потенциал для использования биоиндикаторов в исследованиях в области здоровья человека. Однако лишь немногие ученые сделали это.
Использование данных биоиндикаторов в исследованиях в области здравоохранения практически не изучалось, несмотря на возможность устранения некоторых из наиболее стойких пробелов в данных исследований в области качества воздуха.
Этот потенциал можно объяснить тем, что получение пространственно-временных репрезентативных измерений качества воздуха является одной из наиболее распространенных проблем в исследованиях в области здравоохранения.
Однако в большинстве случаев в исследованиях здравоохранения используются карты биоиндикаторов по касательной или вообще не используются. Преимущество биоиндикаторов заключается в том, что они являются живыми организмами и биологически отражают среду, в которой они растут.
Эта информация вряд ли будет получена с помощью других методов мониторинга, которые представляют собой исключительно физико-химические измерения загрязнителей. Ни один из этих барьеров для исследований не является непреодолимым. Главная проблема заключается в том, чтобы свести воедино правильное сочетание навыков.
Предлагаемые пути продвижения вперед включают следующее:
- Необходимо межсекторальное сотрудничество для содействия обмену информацией и сотрудничеству между специалистами по биоиндикаторам и учеными в области общественного здравоохранения;
- В будущих исследованиях следует подчеркнуть необходимость калибровки биоиндикаторов с помощью существующих станций мониторинга воздуха или пассивных пробоотборников, которые являются более гибкими;
- Для крупных научно-исследовательских учреждений в области здравоохранения наличие персонала, занимающегося распространением данных, имеет решающее значение для обеспечения доступа к подробным личным данным в области общественного здравоохранения.
В конце хочу добавить, что следует поощрять исследования, в которых используются уже имеющиеся ресурсы и увязываются между собой. Ресурсы, такие как карты высокого разрешения, составленные на основе исследований в области качества воздуха и мониторинга состояния здоровья населения. Кроме того, лишайники и гриофиты составляют основу крупномасштабных программ мониторинга качества воздуха как в Европе, так и в США.
