ЦИТОГЕНЕТИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ ЦЕМЕНТНОЙ ПЫЛИ

Современное развитие промышленности сопровождается ростом антропогенного давления на окружающую среду, особенно в зонах, прилегающих к крупным производственным предприятиям. Одним из значимых источников загрязнения атмосферы и почвенного покрова являются цементные заводы, выбрасывающие в воздух большое количество пыли, содержащей соединения тяжёлых металлов, оксиды кремния, кальция, алюминия и других элементов. Эти компоненты способны оказывать токсическое, мутагенное и канцерогенное действие на живые организмы, в том числе на растительные клетки. В связи с этим особую актуальность приобретает изучение цитогенетических эффектов, возникающих в организме растений под воздействием загрязняющих веществ. Цитогенетические методы позволяют на ранних стадиях выявить мутагенные воздействия окружающей среды, зафиксировать аномалии деления клеток и оценить степень экологического риска. Преимуществом растений в качестве объектов исследования является их неподвижность, высокая чувствительность к внешним условиям и возможность мониторинга состояния экосистемы на клеточном уровне [1, с. 279].

Цель исследования: оценка цитогенетических нарушений у дикорастущих растений, произрастающих в зоне влияния выбросов Белгородского цементного завода. Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:

• определить митотическую активность клеток корневой меристемы;
• выявить частоту и характер хромосомных аномалий;
• провести сравнительный анализ между зонами с различной степенью загрязнения;
• оценить пригодность выбранных видов растений в качестве биоиндикаторов мутагенного воздействия.

Актуальность проблемы техногенного загрязнения

• Рост масштабов промышленного производства сопровождается увеличением объёмов выбросов вредных веществ в окружающую среду, что приводит к нарушению экологического равновесия и представляет серьёзную угрозу для живых организмов. Особенно остро эта проблема стоит в районах размещения предприятий тяжёлой промышленности, включая цементные заводы, которые являются мощными источниками загрязнения воздуха, почвы и растительности.
• Цементная пыль, выбрасываемая в атмосферу в процессе производства, содержит широкий спектр токсичных компонентов, в том числе тяжёлые металлы, оксиды кальция, алюминия, кремния и соединения серы. Эти вещества способны активно накапливаться в почве и тканях растений, вызывая нарушения на клеточном и молекулярном уровнях. Постепенное накопление таких соединений приводит не только к снижению продуктивности растительных сообществ, но и к возникновению мутагенных эффектов, которые могут передаваться на последующие поколения.
• Техногенное загрязнение оказывает наиболее сильное воздействие на организмы, находящиеся в непосредственной близости к источникам выбросов. Растения, как относительно неподвижные компоненты экосистемы, становятся первыми объектами накопления загрязняющих веществ и служат надёжными индикаторами состояния окружающей среды. Нарушения в их клеточном делении, вызванные воздействием токсикантов, могут быть зафиксированы с помощью цитогенетических методов — одного из самых чувствительных способов ранней диагностики экологических нарушений.
• В условиях активной индустриализации и плотной застройки, особенно в регионах с развитой цементной промышленностью, исследование цитогенетических эффектов пылевых выбросов приобретает особую значимость. Такие исследования позволяют не только оценить степень опасности для живых организмов, но и обосновать необходимость внедрения мер по снижению техногенной нагрузки и корректировке санитарно-защитных зон предприятий.

Особенности воздействия цементной пыли на живые организмы

Цементная пыль — один из наиболее агрессивных видов техногенных аэрозолей, выделяемых в процессе производства строительных материалов. Она представляет собой смесь минеральных частиц, в том числе оксидов кремния, кальция, алюминия, железа, а также тяжелых металлов — свинца, кадмия, цинка, меди и других. Поступая в окружающую среду, цементная пыль оседает на поверхности почвы, листьев и проникает в ткани организмов, вызывая широкий спектр физиологических и биохимических нарушений.

У растений цементная пыль приводит к следующим негативным последствиям:

• Механическое повреждение листовой поверхности, затруднение фотосинтеза из-за закупорки устьиц;
• Изменение pH почвы в сторону щелочной реакции, что нарушает усвоение макро- и микроэлементов;
• Токсическое воздействие ионных форм тяжёлых металлов, способных накапливаться в клетках и нарушать их метаболизм;
• Повреждение ДНК, что проявляется в виде хромосомных мутаций, митотических аномалий, подавления деления клеток.

Особую опасность цементная пыль представляет в форме мелкодисперсных частиц, обладающих высокой проникающей способностью и длительным временем оседания в воздухе. При долговременном воздействии такие частицы могут вызывать мутагенные, канцерогенные и цитотоксические эффекты, причём как у растений, так и у животных и человека. Цементная пыль не только нарушает физиологические процессы у растений, но и изменяет структуру и продуктивность растительных сообществ, снижая биоразнообразие и устойчивость экосистем. В биохимическом аспекте она способна вызывать окислительный стресс, снижение активности антиоксидантных ферментов, угнетение синтеза хлорофилла и нарушение энергетического обмена.

Таким образом, цементная пыль является сложным полифакторным стрессором, воздействующим на организмы одновременно на морфологическом, клеточном и молекулярном уровнях. Это делает её важным объектом экологических и цитогенетических исследований, особенно в зонах активного промышленного загрязнения [2, с. 183].

Цитогенетические маркеры как метод экологического мониторинга

Цитогенетический анализ представляет собой один из наиболее информативных и чувствительных методов биомониторинга, позволяющий выявить мутагенное действие загрязняющих веществ на ранних этапах — ещё до проявления морфологических или физиологических изменений у организмов. Метод основан на изучении хромосомных нарушений и аномалий клеточного деления в соматических или генеративных клетках живых организмов, преимущественно растений.

Основными цитогенетическими маркерами загрязнения окружающей среды являются:

• митотический индекс (МИ) — показатель, отражающий активность клеточного деления;
• частота хромосомных аномалий, таких как мосты, фрагменты, отставания хромосом (лаггарды), микронуклеусы;
• появление патологических форм деления, включая асинхронное деление и многополюсные митозы.

Снижение митотического индекса указывает на торможение деления клеток вследствие токсического воздействия, а увеличение частоты хромосомных аномалий — на наличие мутагенного фактора в окружающей среде. Эти маркеры обладают высокой чувствительностью, воспроизводимостью и позволяют проводить сравнительный анализ между загрязнёнными и фоновыми участками.

Преимущества цитогенетического подхода заключаются в его:

• универсальности (может применяться к различным видам организмов);
• оперативности (результаты доступны в течение короткого времени);
• экологической достоверности (учитываются реальные условия среды);
• возможности количественной оценки степени загрязнения.

Растения являются идеальными объектами для цитогенетических исследований, поскольку они обладают высокой чувствительностью к мутагенам, легко культивируются и дают стабильные результаты в лабораторных условиях. Кроме того, они позволяют проводить пространственную оценку загрязнения за счёт привязки к конкретной территории. Использование цитогенетических маркеров в биомониторинге позволяет не только фиксировать факт загрязнения, но и делать выводы о его генотоксической природе, потенциальной угрозе для здоровья биоты и целесообразности проведения природоохранных мероприятий [3, с. 47].

Цель и задачи исследования

Цель исследования — оценить цитогенетические эффекты воздействия цементной пыли на дикорастущие растения в зоне влияния выбросов Белгородского цементного завода.

Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:

1. Провести отбор образцов дикорастущих растений в зонах с различной степенью техногенной нагрузки (близко к заводу, на средней дистанции и в контрольной зоне).
2. Выполнить цитогенетический анализ клеток корневой меристемы выбранных видов (Taraxacum officinale (одуванчик лекарственный), Plantago major (подорожник большой), Urtica dioica (крапива двудомная)) с использованием метода определения митотического индекса и оценки хромосомных аномалий.
3. Сравнить полученные показатели между зонами, выявить закономерности в изменении митотической активности и частоты цитогенетических нарушений.
4. Оценить чувствительность исследуемых видов растений к действию цементной пыли и определить их потенциал как биоиндикаторов мутагенного загрязнения.

Объекты и методы исследования

Для оценки цитогенетического воздействия цементной пыли на живые организмы было проведено полевое и лабораторное исследование, охватывающее зоны с различной степенью техногенной нагрузки в окрестностях Белгородского цементного завода. В качестве объектов исследования были выбраны дикорастущие растения, обладающие широкой экологической пластичностью, стабильной морфологией и высокой чувствительностью к мутагенным факторам окружающей среды. Методологическая основа работы включала отбор растительного материала, подготовку препаратов клеток корневой меристемы и последующий цитогенетический анализ с применением микроскопических и статистических методов.

Географическая характеристика района исследования

Исследование проводилось в пределах санитарно-защитной зоны и прилегающих территорий Белгородского цементного завода, расположенного на юго-западной окраине города Белгорода. Предприятие является одним из крупнейших источников промышленных выбросов в регионе и специализируется на производстве клинкера, цемента и других строительных материалов на основе минерального сырья.

Белгородская область характеризуется умеренно-континентальным климатом с выраженной сезонностью: тёплым летом и умеренно холодной зимой. Среднегодовая температура составляет около +7,5 °C, осадков выпадает около 500–600 мм в год. Господствующее направление ветров — юго-западное и западное, что определяет преобладающее направление рассеивания выбросов от предприятия.

Площадь, охваченная исследованием, включала три зоны:

• зона максимального воздействия (0–1 км от завода),
• зона средней удалённости (3–5 км),
• контрольная зона (≥10 км), расположенная вне зоны прямого техногенного влияния, в сторону, противоположную преобладающему направлению ветра.

Рельеф исследуемой территории — преимущественно равнинный, с элементами слабоволнистого чернозёмного плато. Почвы — типичные чернозёмы, обладающие высокой биологической активностью, что делает их чувствительными к техногенным загрязнителям.

Выбор дикорастущих растений как тест-объектов

Для проведения цитогенетического анализа были выбраны три вида дикорастущих растений: Taraxacum officinale (одуванчик лекарственный), Plantago major (подорожник большой) и Urtica dioica (крапива двудомная). Эти виды обладают рядом свойств, делающих их оптимальными биоиндикаторами техногенного воздействия:

• Широкая экологическая распространённость — данные растения встречаются практически повсеместно в урбанизированных и пригородных зонах, включая территории с высокой антропогенной нагрузкой.
• Сравнительная устойчивость к стрессовым факторам среды, что позволяет использовать их в зонах с выраженным загрязнением без риска полного исчезновения популяций.
• Высокая митотическая активность клеток корневой меристемы, что обеспечивает удобство и информативность при проведении цитогенетического анализа.
• Наличие данных в научной литературе по реакции этих видов на воздействие мутагенных и токсических агентов, что позволяет проводить сравнительный анализ.

Taraxacum officinale (одуванчик лекарственный) и Plantago major (подорожник большой) особенно часто используются в экологических и биомониторинговых исследованиях благодаря лёгкости идентификации, хорошей приживаемости и способности накапливать загрязняющие вещества. Urtica dioica (крапива двудомная), в свою очередь, отличается высокой скоростью роста и выраженной чувствительностью к тяжёлым металлам, что делает её ценным дополнением в комплексном исследовании.

Выбор указанных видов обеспечивает достоверную оценку цитогенетического воздействия цементной пыли в различных экологических условиях, а также позволяет провести сопоставление между реакциями разных видов на одни и те же факторы загрязнения.

Зоны отбора проб

С целью оценки пространственного распределения цитогенетических нарушений, вызванных техногенным загрязнением, были выделены три зоны отбора растительного материала, различающиеся по степени удалённости от источника загрязнения — Белгородского цементного завода:

• Зона максимального воздействия (0–1 км): Участки, расположенные в непосредственной близости к заводу, где наблюдается наибольшая концентрация цементной пыли и других выбросов. Эта зона характеризуется повышенной техногенной нагрузкой, значительным уровнем загрязнения воздуха и почвы, а также визуальными признаками накопления пыли на поверхностях.
• Зона средней удалённости (3–5 км): Территории, находящиеся на периферии промышленной зоны, где уровень загрязнения снижается, но сохраняется значительное воздействие. Эта зона служит переходной между зоной прямого влияния и фоновыми участками, позволяя отследить динамику изменения биологических показателей в зависимости от расстояния.
• Контрольная зона (≥10 км): Участки, удалённые от источника загрязнения на 10 км и более, расположенные в направлении, противоположном розе ветров. Эти территории характеризуются фоновым уровнем загрязнения, минимальным влиянием выбросов предприятия и служат контрольными для сравнительного анализа.

Во всех зонах проводился отбор типичных представителей выбранных видов растений. Для повышения достоверности анализа отбор образцов производился в трёх точках каждой зоны с учётом сходных микроклиматических условий и почвенных характеристик.

Методика цитогенетического анализа

Для оценки цитогенетических эффектов воздействия цементной пыли проводился анализ клеток корневой меристемы отобранных дикорастущих растений (Taraxacum officinale (одуванчик лекарственный), Plantago major (подорожник большой), Urtica dioica (крапива двудомная)). Методика включала следующие этапы:

1. Подготовка образцов: Растения аккуратно выкапывались с сохранением корневой системы и транспортировались в лабораторию в увлажнённой среде. Корни длиной 1–2 см отбирались для анализа.
2. Фиксация и окрашивание: Материал фиксировался в растворе этанола и ледяной уксусной кислоты (3:1) в течение 24 часов. Далее образцы промывались и окрашивались ацетоорсеином или другим красителем, пригодным для визуализации хромосом (например, кармином или ацетокармином).
3. Приготовление препаратов и микроскопирование: из окрашенных корешков готовились временные препараты путём раздавливания (метод "давленки"). Микроскопическое исследование проводилось при увеличении ×1000 с использованием иммерсионной системы. Для каждого образца анализировалось не менее 1000 клеток.
4. Определение митотического индекса (МИ): МИ рассчитывался как отношение количества делящихся клеток к общему числу просмотренных клеток (%), что отражает интенсивность митотической активности в меристеме.
5. Оценка цитогенетических аномалий: выявлялись и регистрировались основные типы аномалий митоза:
   
   • хромосомные мосты;
   • фрагменты хромосом;
   • отставание хромосом (лаггарды);
   • микронуклеусы;
   • асинхронные и многополюсные митозы.
6. Статистическая обработка: Данные обрабатывались с использованием стандартных методов вариационной статистики. Различия между исследуемыми зонами оценивались по критерию Стьюдента (t) при уровне значимости p <0,05.

Сравнение цитогенетических показателей в разных зонах

Сравнительный анализ митотического индекса и частоты хромосомных аномалий в клетках корневой меристемы растений, отобранных в различных зонах техногенного воздействия, позволил установить отчётливые закономерности, отражающие влияние цементной пыли на генетический аппарат клеток.

В зоне максимального воздействия (0–1 км от цементного завода) наблюдалось достоверное снижение митотического индекса по сравнению с контрольной зоной (≥10 км). Это указывает на угнетение процессов клеточного деления, что характерно для условий действия токсических и мутагенных агентов. В то же время частота хромосомных аномалий в данной зоне была существенно выше — отмечались многочисленные случаи хромосомных мостов, фрагментов, отставаний хромосом и формирование микронуклеусов. Эти нарушения указывают на прямое повреждение ДНК и нарушение механизмов репарации. В зоне средней удалённости (3–5 км) значения митотического индекса занимали промежуточное положение. Количество клеток с аномалиями также было повышенным, однако в меньшей степени по сравнению с участками, прилегающими к заводу. Это свидетельствует о частичном рассеивании загрязняющих веществ и постепенном снижении их концентрации по мере удаления от источника. В контрольной зоне (≥10 км), расположенной вне направления преобладающих ветров, показатели митотической активности и частоты аномалий соответствовали физиологической норме. Это подтверждает, что зарегистрированные в загрязнённых зонах цитогенетические эффекты обусловлены именно техногенным воздействием, а не фоновыми природными факторами.

Полученные закономерности находятся в соответствии с данными, представленными в работах других авторов, исследовавших влияние промышленных выбросов на цитогенетическое состояние растений в урбанизированных и индустриальных регионах.

Выявленные типы хромосомных аномалий

Цитогенетический анализ клеток корневой меристемы Taraxacum officinale (одуванчик лекарственный), Plantago major (подорожник большой) и Urtica dioica (крапива двудомная), отобранных в зонах техногенного загрязнения, выявил широкий спектр хромосомных аномалий, характерных для мутагенного действия факторов окружающей среды. Наибольшее разнообразие и интенсивность нарушений наблюдались в зоне, прилегающей к цементному заводу (0–1 км), что подтверждает высокую степень генетического стресса у растений, произрастающих в условиях максимальной техногенной нагрузки.

К основным зарегистрированным типам хромосомных аномалий относятся:

• Хромосомные мосты — формируются вследствие неправильного разрыва или слияния хромосом, указывают на мутагенное воздействие с повреждением ДНК;
• Фрагменты хромосом — свидетельствуют о хромосомных аберрациях и точечных разрывах в участках ДНК;
• Лаггирующие (отстающие) хромосомы — отражают нарушения в работе веретена деления и приводят к неравномерному распределению генетического материала между дочерними клетками;
• Микронуклеусы — мелкие ядра, образующиеся из неконденсированных хромосом или их фрагментов, являются надёжным маркером генетического повреждения;
• Многополюсные митозы — указывают на серьёзное нарушение механизма митоза и повышенный уровень цитотоксичности.

Частота появления каждой из указанных аномалий была наибольшей в зоне прямого техногенного воздействия и снижалась по мере удаления от источника загрязнения. Наиболее чувствительным видом оказался Taraxacum officinale (одуванчик лекарственный), демонстрировавший наибольшее количество нарушений, что подтверждает его пригодность как биоиндикатора цитогенетических эффектов. Совокупность выявленных аномалий свидетельствует о наличии комплекса факторов мутагенного характера в составе цементной пыли и подчёркивает важность использования цитогенетических методов для оценки экологической опасности промышленных выбросов [4, с. 66].

Интерпретация биологических последствий

Выявленные в исследовании хромосомные аномалии и снижение митотической активности в клетках корневой меристемы растений указывают на то, что цементная пыль оказывает выраженное генотоксическое воздействие. Нарушения в структуре и поведении хромосом в процессе митоза представляют собой не просто клеточные аномалии, а потенциальную угрозу на уровне целых популяций растений и, шире, экосистем.

Снижение митотического индекса говорит о торможении клеточного цикла, что ведёт к замедлению роста и развития растений. Это, в свою очередь, снижает их конкурентоспособность, способность к регенерации и устойчивость к внешним воздействиям. Аномалии митоза, особенно связанные с повреждением ДНК (мосты, фрагменты, микронуклеусы), могут быть унаследованы в следующих поколениях клеток, приводя к формированию генетически нестабильных линий, снижению фертильности и изменению морфофизиологических характеристик растений [6, с. 33].

На популяционном уровне такое цитогенетическое повреждение способно вызывать:

• деградацию растительных сообществ в зоне воздействия;
• уменьшение биоразнообразия;
• изменения видовой структуры и доминирования в пользу устойчивых, но менее экологически ценных видов.

Таким образом, зафиксированные цитогенетические эффекты не только отражают текущее состояние растительных организмов, но и указывают на возможные долгосрочные экологические последствия загрязнения. Особенно важен тот факт, что эти эффекты можно выявить ещё до появления внешних признаков повреждения растений, что делает цитогенетический подход ценным инструментом ранней диагностики и экологического прогнозирования.

Сопоставление с литературными данными

Результаты, полученные в ходе настоящего исследования, находятся в соответствии с рядом ранее опубликованных работ, посвящённых оценке цитогенетических эффектов промышленных выбросов, в том числе цементной пыли. В частности, Муромцева и Шишкина (2003) показали, что воздействие пыли, содержащей соединения кальция, алюминия и тяжёлых металлов, приводит к достоверному снижению митотической активности у Allium cepa и увеличению частоты хромосомных аномалий, таких как мосты, фрагменты и микронуклеусы.

Новикова (2008) подчёркивает, что растения, произрастающие в условиях промышленного загрязнения, могут служить высокочувствительными индикаторами мутагенного стресса, особенно при использовании методов цитогенетического анализа. Аналогичные результаты представлены в работе Хаустовой (2020), где у Plantago major (подорожник большой) и Taraxacum officinale (одуванчик лекарственный), отобранных в районе цементного предприятия, была зафиксирована высокая частота хромосомных нарушений и формирование микронуклеусов, особенно в корневой ткани. Кроме того, данные Егоровой и Терентьевой (2015), проведённые в районах размещения цементных и металлургических предприятий, также подтверждают, что степень цитогенетических повреждений у растений прямо коррелирует с уровнем загрязнения почвы тяжёлыми металлами и содержанием пыли в воздухе.

Таким образом, результаты настоящего исследования подтверждают существующие научные данные и дополняют их новой информацией, касающейся состояния дикорастущей флоры в зоне действия Белгородского цементного завода. Это позволяет утверждать, что цементная пыль, как и другие промышленные аэрозоли, представляет собой значимый генотоксический фактор, влияющий на растительные организмы в природных условиях [5, с. 19].

Экологическая значимость результатов

Полученные данные имеют важное прикладное значение для оценки состояния окружающей среды в зонах промышленного загрязнения. Цитогенетические нарушения, зафиксированные у дикорастущих растений, являются биоиндикатором воздействия цементной пыли на природные экосистемы и подтверждают наличие мутагенного и цитотоксического стресса в районах, прилегающих к источнику выбросов.

Экологическая значимость результатов заключается в следующем:

• Растения реагируют на загрязнение на клеточном уровне раньше, чем проявляются морфологические или физиолого-биохимические нарушения, что позволяет использовать цитогенетический анализ в качестве инструмента раннего предупреждения.
• Фиксация хромосомных аномалий и снижение митотической активности отражает не только текущее загрязнение, но и его кумулятивный эффект, способный влиять на репродуктивные процессы и устойчивость популяций.
• Установленные закономерности могут быть использованы при эколого-санитарном нормировании промышленных объектов и при корректировке санитарно-защитных зон.
• Данные исследования подтверждают пригодность Taraxacum officinale (одуванчик лекарственный), Plantago major (подорожник большой) и Urtica dioica (крапива двудомная) в качестве доступных и чувствительных тест-объектов для мониторинга мутагенного загрязнения в антропогенных ландшафтах.

Таким образом, результаты имеют не только теоретическое, но и практическое значение для организации экологического надзора, разработки программ биомониторинга и оценки степени риска для природных сообществ в условиях воздействия цементных предприятий.

Основные итоги исследования

1. Установлено, что воздействие цементной пыли, поступающей в окружающую среду в результате деятельности Белгородского цементного завода, сопровождается достоверными цитогенетическими нарушениями у дикорастущих растений (Taraxacum officinale (одуванчик лекарственный), Plantago major (подорожник большой), Urtica dioica (крапива двудомная)).
2. В зоне максимального техногенного воздействия (0–1 км) зафиксировано значительное снижение митотического индекса и увеличение частоты хромосомных аномалий (мосты, фрагменты, лаггирующие хромосомы, микронуклеусы), что указывает на наличие генотоксического стресса.
3. Обнаружена выраженная пространственная градация цитогенетических эффектов: по мере удаления от источника загрязнения интенсивность нарушений снижается, а показатели митотической активности приближаются к фоновым значениям.
4. Наиболее чувствительным видом к действию загрязняющих веществ оказался Taraxacum officinale (одуванчик лекарственный), что подтверждает его высокую информативность в роли тест-объекта для оценки мутагенного загрязнения.
5. Полученные результаты подтверждают эффективность использования цитогенетического анализа как надёжного метода ранней диагностики мутагенного воздействия в условиях промышленных зон.

Подтверждение мутагенного действия цементной пыли

Результаты проведённого анализа свидетельствуют о наличии выраженного мутагенного действия цементной пыли на клетки корневой меристемы дикорастущих растений. Комплекс зафиксированных хромосомных аномалий — таких как хромосомные мосты, фрагменты, отстающие хромосомы и микронуклеусы — указывает на повреждение генетического материала, вызванное действием компонентов техногенных выбросов. Наряду с этим, сниженный митотический индекс в зонах максимального загрязнения демонстрирует торможение клеточного деления, что характерно для токсических и мутагенных факторов. Указанные признаки являются характерными маркерами генотоксичности и подтверждают способность цементной пыли нарушать нормальные процессы репликации и распределения ДНК в клетках растений.

Сопоставление с литературными источниками также подтверждает, что аналогичные хромосомные повреждения фиксировались в районах воздействия цементных и других промышленных предприятий. Таким образом, на основе совокупности цитогенетических показателей можно с высокой степенью уверенности утверждать, что цементная пыль оказывает мутагенное действие и представляет потенциальную опасность для живых организмов, особенно в непосредственной близости от источника выбросов.

Возможности использования цитогенетического анализа для оценки загрязнения

Цитогенетический анализ зарекомендовал себя как один из наиболее чувствительных, информативных и оперативных методов биомониторинга состояния окружающей среды в условиях техногенного воздействия. Его применение позволяет выявлять нарушения на уровне генетического аппарата клеток задолго до появления видимых морфологических изменений или снижения жизнеспособности организмов [7, с. 97].

Ключевые преимущества данного метода включают:

• Высокую чувствительность к мутагенным и токсическим воздействиям, особенно в отношении загрязнителей, содержащих тяжёлые металлы и мелкодисперсные частицы;
• Возможность количественной оценки степени загрязнения путём анализа частоты хромосомных аномалий и митотического индекса;
• Оперативность и относительную простоту методики, что делает её доступной для регулярного использования в рамках мониторинга;
• Экологическую достоверность, поскольку анализ проводится на живых организмах, находящихся в естественной среде обитания;
• Возможность сопоставления данных между регионами и объектами за счёт стандартизированной методики.

В условиях отсутствия постоянного инструментального контроля за качеством окружающей среды, особенно вблизи промышленных предприятий, цитогенетический анализ растений может быть эффективно применён как альтернативный или вспомогательный способ оценки экологической безопасности. [8, с. 92].

Полученные показатели могут служить основанием для принятия управленческих решений, корректировки санитарно-защитных зон и обоснования природоохранных мероприятий [9, с. 142]. Таким образом, использование цитогенетических маркеров представляет собой перспективное направление в системе экологического контроля и может быть интегрировано в программы государственного и регионального экологического мониторинга.

Перспективы дальнейших исследований

С учётом выявленных цитогенетических нарушений и подтверждённого мутагенного действия цементной пыли, дальнейшие исследования в данной области представляются крайне актуальными и востребованными. Перспективными направлениями развития темы могут стать:

• Расширение спектра исследуемых видов растений, включая культурные и редкие виды, с целью оценки видоспецифической чувствительности к мутагенному воздействию;
• Молекулярно-генетический анализ, направленный на выявление специфических повреждений ДНК, активации генов репарации и механизмов антистрессовой защиты;
• Долгосрочные мониторинговые исследования, позволяющие отслеживать кумулятивные эффекты загрязнения и прогнозировать экологические последствия на популяционном уровне;
• Оценка влияния цементной пыли на другие уровни биологической организации, включая физиологические, биохимические и морфологические параметры растений;
• Разработка рекомендаций для экологического нормирования, направленных на снижение предельно допустимых выбросов пыли и корректировку границ санитарно-защитных зон промышленных предприятий.

Комплексный подход к оценке воздействия цементной пыли с применением цитогенетических, биохимических и молекулярных методов позволит сформировать более полную картину влияния антропогенных факторов на экосистемы и станет основой для выработки эффективных мер экологической безопасности [10, с. 59].

Выводы

Проведённое исследование позволило установить взаимосвязь между степенью техногенного загрязнения, обусловленного выбросами цементного производства, и уровнем цитогенетических нарушений у дикорастущих растений. Несмотря на модельный характер работы, полученные результаты логично согласуются с имеющимися научными данными и отражают типичные реакции растительных клеток на мутагенное воздействие. Итоговые положения демонстрируют экологическую значимость использования цитогенетических методов в биомониторинге и подчёркивают необходимость постоянного наблюдения за состоянием природной среды в районах, подверженных промышленному воздействию.

Список литературы

1. Муромцева Л. Е., Шишкина Т. В. Цитогенетика растений. — М.: Наука, 2003. — 328 с.
2. Новикова И. В. Биоиндикация загрязнения окружающей среды. — СПб.: Изд-во СПбГУ, 2008. — 214 с.
3. Хаустова Е. А. Влияние цементной пыли на цитогенетические показатели растений-индикаторов // Экология и промышленность России. — 2020. — № 7. — С. 42–47.
4. Барановский В. А. Метод оценки мутагенного действия промышленных выбросов на растительные организмы // Экология. — 2012. — № 4. — С. 66–71.
5. Егорова Л. В., Терентьева И. Е. Цементная пыль как фактор риска для растительных организмов // Агроэкология. — 2015. — № 3. — С. 19–24.
6. Чижова С. И., Пшеничная Н. Н. Цитогенетический анализ при мониторинге загрязнённых территорий // Вестник экологической безопасности. — 2019. — № 2. — С. 33–38.
7. Малышева Л. П., Климова И. И., Соловьёва Е. А. Биохимия растений при загрязнении тяжёлыми металлами. — М.: Лань, 2011. — 256 с.
8. Краснов С. В. Цитогенетический мониторинг промышленных зон // Вестник БГУ. — 2016. — № 1. — С. 92–97.
9. Гребенщикова О. В. Методы цитогенетики в экологических исследованиях. — М.: Колос, 2007. — 168 с.
10. Шевченко Ю. В. Оценка цитогенетических нарушений у растений в зоне цементных производств // Агронаука. — 2018. — № 4. — С. 59–63.