Особливістю пилу є те, що він може бути нетоксичним, але адсорбуючи на своїй поверхні газоподібні і рідкі сполуки, набуває зовсім інших властивостей і збільшує цим небезпеку для біоти [61].

Основною складовою частиною твердих часток і пилу цементних заводів виступають важкі метали (ВМ). До цієї групи відносяться більше 40 хімічних елементів із різним ступенем біотоксичного впливу. За токсичністю, розповсюдженістю і здатністю накопичуватись у трофічних ланцюгах лише близько 10 елементів визнані пріоритетними забруднювачами біосфери. Серед них ртуть, свинець, кадмій, миш’як, мідь, ванадій, олово, цинк, сурма, молібден, кобальт, нікель. Три елементи – ртуть, свинець і кадмій – вважаються найбільш небезпечними [27, 69].

Дослідження локалізованого цементного пилу, що використовується для підвищення родючості ґрунтів у якості вапнякового та калійного добрива, показали, що він містить високі концентрації Mn, Cr, Pb, Ni та Cu (табл.1.1). Аеротехногенне перенесення важких металів з нелокалізованими пиловими викидами супроводжується нагромадженням їх у компонентах автотрофного блокуекосистем [62].

Таблиця 1.1

Вміст важких металів у цементному пилові, М+m, мг/кг

Компонент пилу | Елементи

Mn | Zn | Pb | Cd | Ni | Со | Cu | Cr

Нелокалізований неорганічний пил | 1736+89 | 193+15 | 21+3 | 2+0,2 | 241+12 | 16+2 | 405+19 | 2218+112

Локалізований неорганічний пил | 464+26 | 59+8 | 76+5 | 2+0,1 | 71+9 | 20+2 | 72+8 | 128+14

Внаслідок тривалого функціонування підприємств цементного виробництва на території їх впливу формуються біогеохімічні аномалії зумовлені техногенною концентрацією в ґрунтах та біоті Zn і Cd з величинами, що перевищують фонові значення в 2-3 рази на відстані до 25 км. Здатність забруднювачів до аеротехногенного перенесення визначається тим, до якої фракції пилу вони належать. Такі з них, як Mn, Zn, Pb і Cr входять до складу тонко дисперсного пилу тому їх вміст у компонентах екосистем може збільшуватися з віддаленням від джерела емісії. Друга група металів, а саме Cd, Со, Ni та Cu, належать до елементів вміст яких не залежить від відстані до джерела техногенної емісії, що пов’язано з їх незначним вмістом в нелокалізованому цементному пилі та невеликою різницею у порівнянні з концентрацією у фоновому атмосферному пилові [62].

Літературні дані щодо фітотоксичності цементного пилу є фрагментарними і часто мають суперечливий характер, оскільки фітотоксичність мікроелементів сильно варіює й залежить від екотопічних умов конкретної території і хімічних властивостей забруднювача: валентності, радіуса та здатності до комплексоутворення. Більшість наукових публікацій присвячені кумулятивній здатності окремих видів стосовно інгредієнтів цементного пилу або ж їх впливу на вегетативну сферу рослин. Так, дрібні частки пилу можуть осідати на листках, знижуючи світло поглинання і. відповідно, фотосинтез, негативно впливати на процеси запилення, розміри і санітарний стан листя, а також завдавати механічних пошкоджень гострими краями часток, спричинювати опіки та отруєння [61, 62].

Пил, що осідає на рослини, здійснює на листки фізичну і хімічну дію. У запилених листках на 5-14% зменшується інтенсивність поглинання фізіогічно активної радіації, тоді як прихід тепла зростає. В результаті – підвищується інтенсивність транспірації, знижується асиміляція і посилюється дисиміляція. Встановлено, що у листках на 10-15% знижується вміст хлорофілу, скорочується площа асиміляційної поверхні. Окремі інгредієнти, зокрема важкі метали, утворюють хелатоподібні комплекси зі звичайними метаболітами й заважають їх подальшій участі в обміні речовин. Проникаючи в ядро та зв’язуючись із ДНК, вони проявляють генотоксичну дію [28, 34, 35, 37, 40, 42, 51, 54, 67-69].

1.2. Порушення процесів мікроспорогенезу як критерій мутагенності промислових полютантів

Антропотехногенний пресинг на екосистеми проявляється не лише у вираженому загальнотоксичному впливі на біоту, що призводить до послаблення життєздатності як окремих особин, так і їх популяцій в цілому, а й у віддалених ефектах зокрема гаметоцидному. Зростання генетичної напруги середовища в урбанізованих і техногенно змінених екосистемах зумовлено систематичним надходженням в екотопи полютантів із вираженою мутагенною активністю. Як наслідок – збільшується генетичний тягар популяцій, у тому числі людських [1, 3, 5, 9, 14, 18, 23, 24, 36, 40, 41, 46, 51, 65]. Невідповідність філогенетично детермінованої швидкості адаптації зростаючому темпу мутаційного процесу може спричинити кризовий стан і створити реальну загрозу існуванню багатьох біологічних видів [14]. Тому здійснення ранньої діагностики стану довкілля, яка дозволяє врахувати комплексну дію факторів урботехногенного походження та вжити своєчасних заходів зі зменшення негативного впливу на біоту, є пріоритетним напрямком біоекологічних досліджень[17].

Найбільш чутливими процесами, на які впливають несприятливі стресові умови навколишнього середовища є репродуктивна сфера рослинних організмів (насамперед чоловічий гаметофіт). Тому порушення мікроспорогенезу можна вважати інформативним біоіндикаційним показником рівня екогенетичної напруженості територій, які підлягають хронічному антропогенному впливу різного характеру й інтенсивності, маркером зміни генетичного статусу популяцій уцілому. [4, 34]. За дії промислових полютантів відбуваються порушення морфогенезу пилку, зміни його окремих фізіолого-біохімічних характеристик, підвищення абортивності та зниження життєздатності, що виявляється у зменшенні інтенсивності проростання та пригніченні росту пилкових трубок [4-7, 11, 15,