Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Високий рівень забруднення об'єктів довкілля в Україні призводить до деградації екосистем, підвищення рівня захворюваності населення та погіршення демографічних показників. Ці проблеми особливо актуальні для 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 розвитку гірничо-металургійного комплексу.

Тому намітилася цілком обґрунтована тенденція необхідності оцінки екологічного стану довкілля не тільки традиційними фізико-хімічними методами, що встановлюють фактичні значення концентрацій різноманітних забруднювачів, але й шляхом використання цитогенетичних методів біоіндикації. Останні, як відомо, дають відповіді на питання про загальну токсичність і мутагенність забруднених об'єктів довкілля та ступінь їх небезпеки для біоти та людини, тобто сприяють розв'язанню низки актуальних екологічних проблем у системі сталого розвитку гірничопромислового регіону і держави в цілому.

В Україні проведений ряд біоіндикаційних досліджень для визначення 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 комплексного впливу забруднювачів окремих гірничо-промислових виробництв на стан компонентів довкілля та здоров'я населення.

Тому в дисертаційній роботі розв'язується актуальна науково-практична задача, яка полягає у встановленні кількісних і якісних закономірностей деградаційного впливу різних видів гірничої промисловості на стан довкілля та здоров'я людини і біоти з використанням методів біоіндикації.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана згідно плану наукових досліджень 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'я населення.

Теоретичні розробки й експериментальні дослідження за темою дисертації проводилися при виконані держбюджетних і госпдоговірних тем, у яких автор приймав участь як виконавець, а саме: "Проведення дослідження екологічного стану м. Нікополя за програмою медико-екологічного моніторингу. Відпрацювання методології з метою подальшого впровадження в державній системі моніторингу довкілля" – № ДР 0103U008284; "Розробка концепції "Техногенна безпека в гірництві як складова частина стійкого розвитку держави" – № ДР 0102U000342; "Екологічна безпека у гірничо-металургійному комплексі як основа сталого еколого-економічного та соціального розвитку України" – № ДР 0104U004092; "Розробка засобів застосування біогенних ресурсів для зменшення негативного впливу гірництва на соціоекосистеми" – № ДР 0102U003017; "Цитогенетична оцінка ефективності заходів, спрямованих на зниження та запобігання еколого-генетичних наслідків дії підвищеного опромінення на території м. Жовті Води" – № ДР 0104U007690; "Медико-екологічний моніторинг міста Нікополя: створення бази даних цитогенетичного моніторингу м. Нікополя та їх співставлення з реальним радіаційним і хімічним забрудненням території міста" – № ДР 0104U000787; "Обґрунтування використання природних адаптогенів для реабілітації довкілля та людини, ушкоджених діяльністю гірництва" – № ДР 0104U010900; "Комплексний екологічний контроль стану довкілля та здоров'я людини біологічними та фізичними методами" – № ДР 0107U000377. Автор брав безпосередню участь у науково-дослідній роботі кафедри, зокрема в проведенні біологічного, цитогенетичного та хімічного моніторингу Дніпропетровської області.

Мета і задачі досліджень. Метою роботи є біоіндикаційна екологічна оцінка наслідків впливу гірничої промисловості на навколишнє середовище та здоров'я населення на території гірничопромислових центрів Дніпропетровської області, а також наукове обґрунтування реабілітаційних заходів.

Для досягнення поставленої мети були сформульовані і вирішені наступні завдання:

1. Визначити екологічний стан об'єктів навколишнього середовища на територіях, порушених діяльністю гірничої промисловості, з використанням біоіндикаційних та фізико-хімічних методів дослідження.

2. Оцінити за даними медичної статистики стан здоров'я населення, яке мешкає у гірничопромислових центрах, та екологічну ситуацію за цією ознакою.

3. Оцінити загальну екологічну ситуацію на територіях гірничопромислових центрів за проявами біоіндикаторів та здоров'ям людини і встановити рівні екологічної та генетичної небезпеки для біоти та людини.

4. Встановити кореляційні зв'язки між екологічним станом довкілля за токсико-мутагенним фоном та фізико-хімічними параметрами.

5. Обґрунтувати можливість застосування фізіологічно-активних гумінових речовин для поліпшення стану ґрунтів порушених діяльністю гірництва.

Об'єкт дослідження – створення комплексної системи біомоніторингу стану довкілля на територіях гірничопромислових центрів.

Предмет дослідження – біоіндикаційна оцінка екологічного стану територій гірничопромислових центрів Дніпропетровської області на основі зміни тест-ознак біоіндикаторів.

Методи дослідження. При виконані роботи застосовані наступні методи: біоіндикації, зокрема, тест "Стерильність пилку рослин-фітоіндикаторів" – для оцінки токсичності атмосферного повітря та Allium-тест – для оцінки токсико-мутагенної активності ґрунтів; атомно-абсорбційний метод для визначення вмісту в ґрунтах рухомих форм важких металів; медико-статистичний – для оцінки стану здоров'я населення за даними медико-соціальної статистики; кореляційний аналіз – для оцінки ступеню впливу важких металів на відповідні реакції біоіндикаторів; математичного моделювання на основі рівнянь регресії – для встановлення залежностей зміни стану здоров'я населення від стану довкілля; лабораторні і натурні дослідження – для обґрунтування ефективності використання гумінових сполук для реабілітації порушених ґрунтів. Статистична обробка даних проводилася з використанням стандартного програмного забезпечення.

Наукова новизна отриманих результатів.

Вперше проведена комплексна біоіндикаційна оцінка впливу діяльності гірничої промисловості на стан об'єктів навколишнього середовища за цитогенетичними тестами "Стерильність пилку рослин-фітоіндикаторів", "Частота аберантних хромосом", "Мітотичний індекс" та здоров'ям населення за поширенням загальної захворюваності, що дозволило на їх основі розробити систему оцінки рівнів екологічної небезпеки для здоров'я населення.

Удосконалена і дістала подальшого розвитку відома методика екологічного обстеження та районування території за ступенем впливу антропогенних чинників на стан об'єктів довкілля з використанням інтегральних цитогенетичних методів.

Обґрунтована доцільність використання Allium-тесту, для кількісної оцінки ступеню забрудненості ґрунтів рухомими формами важких металів (Mn, Pb, Zn, Cr, Cu, Ni, Co, Cd), шляхом зіставлення з результатами фізико-хімічного аналізу відповідних зразків ґрунту.

Запропоновано технічне рішення зі зниження токсичності та мутагенності ґрунтів, порушених впливом гірничої промисловості, шляхом обробки їх розчином гумату натрію у певних концентраціях, залежно від рівнів забруднення.

Практичне значення отриманих результатів.

Розроблені та апробовані методи біоіндикації для оцінки рівнів екологічної небезпеки для людини та біоти на територіях, що зазнають впливу гірничої промисловості, які запропоновані для впровадження у Державну систему моніторингу довкілля (лист Міністерства екології та природних ресурсів України №7124/04-10 від 25.06.2004).

На основі виконаних досліджень розроблені методичні рекомендації "Обстеження та районування території за ступенем впливу антропогенних чинників на стан об'єктів довкілля з використанням інтегральних цитогенетичних методів" (МР 2.2.12-141-2007 затверджені Наказом МОЗ 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 подальшого проведення ефективного біомоніторингу в межах Дніпропетровської області (лист Виконавчого комітету Жовтоводської міської Ради у Дніпропетровській області № 1/1-912 від 24.12.04) та впровадження їх на інших територіях (Акт впровадження у Науково-експериментальному фітоцентрі УААН від 07.06.05, Акт впровадження на ДП "НВО "Павлоградський хімічний завод" від 04.02.08).

На основі отриманих результатів розроблений спосіб зниження токсичності ґрунтів, порушених діяльністю гірничої промисловості, шляхом обробки їх розчином гумату натрію. (Патент України 79802 UA від 25.07.07).

Результати дисертаційної роботи впроваджені в навчальний процес Національного гірничого університету (Акт впровадження від 10.04.2008 р.) та Керченського державного морського технологічного університету (Акт впровадження від 14.04.2008 р.) при підготовці фахівців за спеціальністю 8.07081 "Екологія та охорона навколишнього середовища". Введено новий розділ у лекційну частину курсів "Біоіндикація" та "Цитогенетичний моніторинг довкілля" – "Застосування цитогенетичних методів біоіндикації для оцінки стану об'єктів довкілля". Розроблено ряд лабораторних та практичних занять, які дозволять студентам опанувати нові методи оцінки стану об'єктів довкілля та здоров'я населення.

Особистий внесок здобувача. Дисертантом особисто здійснено аналіз літературних джерел, участь у експедиціях у різні гірничопромислові центри Дніпропетровської області. Проведено відбір зразків ґрунту, рослин, збір медико-статистичних даних про захворюваність населення, виконані експериментальні дослідження, статистична обробка даних та їх основний аналіз. Особисто здійснено оформлення роботи, написано основні розділи та висновки, підготовлено публікації за результатами досліджень, а також представлено їх на наукових семінарах та конференціях. Формулювання завдань, аналіз результатів та їх інтерпретація проведені спільно з науковим керівником.

Апробація результатів дослідження. Результати досліджень, основні положення та висновки дисертаційної роботи доповідалися та обговорювалися на: V Міжнародній науково-практичній конференції студентів, 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'їзді гігієністів України: "Гігієнічна наука та практика на рубежі століть" (Дніпропетровськ, 2004); Форумі гірників – 2005, (Дніпропетровськ, 2005); Міжнародній конференції "Радіобіологічні ефекти: ризики, мінімізація, прогноз" (Київ, 2005); III Міжнародній науково-практичній конференції "Валеологія: сучасний стан, напрямки та перспективи розвитку" (Харків, 2005); Міжнародній науково-практичній конференції "Перший Всеукраїнський з'їзд екологів" (Вінниця, 2006); Третій Міжнародній конференції "Чистота довкілля в нашому мiстi" (Севастополь, 2007); Міжнародній науково-практичній конференції "Досягнення та перспективи застосування гумінових речовин у сільському господарстві" (Дніпропетровськ, 2008); Всеукраїнській науковій конференції "Мониторинг природных и техногенных сред" (Сімферополь, 2008) та ін. Результати роботи доповідалися на наукових семінарах кафедри екології Національного гірничого університету.

Публікації. Основні матеріали дисертаційної роботи висвітлені у 18 наукових працях; 4 статтях у фахових наукових виданнях, 13 матеріалах і тезах доповідей Міжнародних та вітчизняних конференцій, отримано 1 патент на винахід.

Обсяг і структура дисертації. Дисертація складається з вступу, огляду літератури, опису матеріалів і методів дослідження, результатів роботи та їх обговорення, узагальнення, висновків та списку використаних джерел літератури (213 найменувань, з них 43 – іншомовних). Робота викладена на 150 сторінках друкованого тексту та містить 20 рисунків і 98 таблиць.