CC BY
43
ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ УСТАНОВЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ГАЗОРАЗРЯДНОГО СВЕЧЕНИЯ "ГРВ-КОМПЛЕКС" И ПЕРСПЕКТИВЫ ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРИ АНАЛИЗЕ СОСТОЯНИЯ ОРГАНИЗМОВ И ВЫЯВЛЕНИИ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО РИСКА
Н.С. Прияткин, К.Г. Коротков, Э.И. Слепян, Г.С. Авдеева, Т.Б. Дорофеева, Г.О. Пономаренко
Экологический риск, экологически обусловленные патологические явления и симбиотрофная заболеваемость, во многих отношениях экологически зависимая, -реальность как индустриального, так и постиндустриального общества (Слепян, 2002а), очевидное следствие усложнения, в том числе возрастающей стратификации, общества и возникновения кризисных ситуаций во взаимоотношениях общества и природы. Насущная проблема в связи с этим, требующая объективного и действенного решения, - обоснование и разработка аппаратурных технологий, обеспечивающих возможность выявления и краткосрочной дифференциальной численной диагностики изменений, имеющих значение, во-первых, свидетельств возникновения преморбидных (донозологических) отклонений в строении и функционировании организмов (как продуцентов, так и консументов и редуцентов), и, во-вторых, свидетельств появления начальных нарушений, возникающих в физических средах - в воздушном бассейне, в водных массах, в донноосадочном покрове, в почвенном покрове и в скальных массивах экотопов (биотопов). В особенности существенны упомянутые технологии для своевременного выявления свидетельств и предупреждения экологических чрезвычайных ситуаций, экологических катастроф, диверсионных актов экологического терроризма (Слепян 2002б) и ликвидации их следствий, а также при создании, поддержании и увеличении эффективности систем экологической защиты.
Одна из наиболее действенных и, что принципиально, оперативных технологий сверхраннего выявления и диагностики нарушений физических сред обитания и жизнедеятельности организмов - технология установления характеристик газоразрядного свечения [газоразрядная визуализация (ГРВ)], осуществляемая с использованием специального программно-аппаратурного комплекса - ГРВ-комплекса (Коротков, 2001 и др. раб.).
Технология газоразрядной визуализации, основанная на эффекте Кирлиан, имеет значение методики (ГРВ-методики), позволяющий оценивать энергетическое (фрактально-энтропийное) состояние абиотических и биотических составляющих экологических систем (Коротков, 2001). Современная аппаратура, применяемая при использовании ГРВ-методики, дает возможность регистрировать и анализировать газоразрядное свечение, индуцированное у организмов и у их структур, в том числе у биологических жидкостей, у природных вод, почв, грунтов, включая и химически загрязненные.
ГРВ-методика использована при анализе состояния пресных вод (водопроводной, загрязненной сточной, минеральной), эфирных масел, урины, жидкости крови, культуральной жидкости дрожжей, растений, беспозвоночных и позвоночных животных - олигохет, рыб, грызунов (Гудакова и соавт., 1988, 1990, Прияткин и соавт., 2003).
Установлено (Прияткин и соавт., 2002, 2003), что при интегральной экспресс-оценке состояния загрязненных вод активного стока, осуществляемой с применением ГРВ-методики, наиболее демонстративно сочетание фрактально-энтропийных параметров одиночных газоразрядных отображений (ГРВ-грамм) и характеристик тренда динамических кривых изменения абсолютной площади засветки, устанавливаемых посредством динамической ГРВ-графии (Коротков и соавт., 2001).
Следует отметить, что ГРВ-методика информативна при определении сравнительной активности жизнедеятельности растений, функционирующих в условиях стресса (Коротков, 2001), возникающего при подверженности растений повреждающим воздействием окружающей среды, пестицидов, возбудителей инфекций и инвазии, и т.д. Подтверждение изложенного, в частности, - специфика газоразрядного свечения тканей коры и древесины стебля однолетних побегов ильмовых (Ulmus lacvis Pall., Ulmus grabra Huds, Ulmus scabra Mill.) до и после колонизации Graphium ulmi Schwazz [сумчатая стадия - Ophiostoma ulmi (Buism.) Nannf.] - возбудителя трахеомикоза, которое является опаснейшим для ильмовых инфекционным заболеванием (рис. 1).
Рис. 1. Отображение газоразрядного свечения коры и древесины стебля однолетнего побега Ulmus spp. (поперечный разрез).
Совершенствование ГРВ-методики дает возможность использовать ее в диагностических целях при управлении ростом и развитием однолетних и многолетних растений, осуществлении интегрированной системы их защиты, установлении эффективности мероприятий по увеличению их хемотолерантности, и т.д.
Соответствующая адаптивная ГРВ-методика (Прияткин и соавт., 2002) позволила применить ее для оценки состояния жизнедеятельности красного калифорнийского дождевого червя Eisenia fétida (Savigny) - основного вида почвенных олигохет, используемых в целях вермикомпостирования.
3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00
1 2 3
Рис. 2. Нормализованная площадь (в отн. ед.) ГРВ-отображений тела особей Eisenia fétida (Savigny) (ГРВ-фотографирование с фильтром), подвергнувшихся
повреждающему воздействию: 1 - без воздействия, 2 - после мнгновенного механического воздействия (надавливания), 3 - после выдерживания в водной
среде 20 минут
Установленные различия ГРВ-параметров (нормализованной площади газоразрядного свечения, энтропии, фрактальности), характеризующие особи, во-первых, принадлежащие преемственным размерно-возрастным меропопуляциям и, во-вторых, подвергающиеся повреждающему механическому воздействию и воздействию водной среды (рис. 2), имеют, в связи с этим, определенное значение для определения каждой из меропопуляций в формировании гумуса.
Есть все основания полагать, что ГРВ-методика может быть использована при решении многих насущных вопросов экологии и ресурсоведения - для целей диагностики химического, механического и биологического загрязнения природных вод и почв, выявления аллелохимического почвоутомления и оценки состояния популяций организмов, для целей мониторинга и индикации, при наблюдении за жизнедеятельностью человека (в частности, в условиях подверженности воздействию ионизирующей радиации, электромагнитного, акустического, светового и вибрационного полей), а также для контроля за качеством продукции растениеводства и животноводства, обеспечивающим продовольственную безопасность.
Литература
1. Гудакова Г. З., Галынкин В.А., Коротков К.Г. Исследование характеристик газоразрядного свечения микробиологических культур. // Журнал. прикладной спектроскопии. 1988. Т. 49. №3. С. 412-417.
2. Дорофеева Т.Б., Тюппина Г.Н. Графиоз ильмовых в Санкт-Петербурге и меры борьбы с ним / Экология большого города. Альманах. Вып. 6. Ред. Х.Г. Якубов. Проблемы содержания зеленых насаждений в условиях Москвы // М.: Прима-М, 2002. С. 57-61.
3. Коротков К Г. Основы ГРВ-биоэлектрографии. СПб., СПбГИТМО)ТУ), 2001. 360 с.
4. Коротков К.Г., Крыжановский Э.В., Борисова М.Б. Методика исследования объектов методом динамической ГРВ-графии. // Наука. Информация. Сознание. V международный научный конгресс по ГРВ-биоэлектрографии. Тезисы. СПб.: Издательский центр "Университетские Телекоммуникации", 2001. С.83-85.
5. Прияткин Н.С., Авдеева Г.С., Коротков К.Г., Слепян Э.И. Адаптивная методика получения газоразрядных изображений низших беспозвоночных животных методом ГРВ-биоэлектрографии и результаты ее применения при исследовании особей красного калифорнийского червя (Eisenia fétida) разных возрастных групп. // Наука. Информация. Сознание. VI Международный научный конгресс по ГРВ биоэлектрографии. Тезисы. СПб: ИВА, 2002. С.94-96.
6. Прияткин Н.С., Коротков К.Г., Слепян Э.И. Перспективы использования метода ГРВ-Биоэлектрографии в целях интегральной квалиметрии вод // Наука. Информация. Сознание. VI Международный научный конгресс по ГРВ биоэлектрографии. Тезисы. СПб: ИВА, 2002. С.92-93.
7. Прияткин Н.С., Коротков К.Г., Слепян Э.И., Бурцева Е.П. Интегральная оценка качества сточных вод предприятий здравоохранения с использованием методики газоразрядной визуализации в аспекте проблемы экологического риска. // Региональная экология. СПб., 2003. В печати.
8. Слепян Э.И. Экологический риск. // Региональная экология. СПб., 2002 а. №1-2(18). С. 62-82.
9. Слепян Э.И. Экологический терроризм // Жизнь и безопасность. СПб., 2002б. №1-2. С.277-283.
