Экологические подходы к нормированию антропогенной нагрузки

 

При экологическом нормировании антропогенных нагрузок необходимо учитывать возможности элементов биосферы. Это включает в себя определение качества окружающей среды, допустимых нагрузок на биосферу и выработку нормативов по ограничению антропогенных воздействий.

При изучении возможных и существующих нагрузок на различные природные комплексные системы, при выработке подходов к определению допустимых нагрузок на такие системы возникает задача экологического нормирования различных воздействий и нагрузок. Задачей экологического нормирования представляется защита экологических систем, биологических сообществ в целом. При выработке норм предельно допустимых концентраций для человека предусматривается весьма жесткий критерий - отсутствие в настоящем и будущем каких-либо отклонений состояния человека от нормы и любых заметных реакций у него на воздействие.

Достаточно просто определить порог летальной концентрации какого-либо загрязнителя для отдельного вида, однако трудно прогнозировать концентрацию такого загрязнения, при которой произойдет вредное воздействие на экосистему в целом. Поэтому, приступая к экологическому нормированию, необходимо прежде всего понять действие загрязнителей на отдельные виды, имеющие важное значение для человека или для экосистемы в целом. Данный подход будет способствовать защите и других видов, однако не исключено, что при этом пострадают некоторые более чувствительные виды, что может привести к изменению структуры биологического сообщества, к снижению стабильности.В нашей стране разработана система норм предельно допустимых концентраций (ПДК) и предельно допустимых выбросов (ПДВ) загрязняющих веществ в природных средах. Но разработка одних лишь экологических норм качества природных сред является недостаточной. Экологическое нормирование подразумевает еще и определение экологически обоснованных норм допустимой нагрузки загрязняющих веществ на экосистему, а также допустимой интенсивности поступления таких веществ в природную среду.

Экологические нормы не могут быть едиными для любого типа экосистем, а также для любых физико-географических условий. Как известно, вредные вещества присутствуют в окружающей среде, как правило, в виде сложных смесей и соединений большого количества различных ингредиентов. Поэтому всесторонний анализ поведения вредных веществ в окружающей среде необходимо проводить в комплексе, изучать их совместные, действия на все элементы природы. Изучение пути загрязняющего вещества от источника его выброса до попадания в живой организм и воздействия на него может обеспечить разработку научно обоснованных экологических норм.

 

Экологическое нормирование для популяций и экосистем с учетом множественности путей воздействия загрязнений

В настоящее время часто приходится сталкиваться не только с локализованными источниками загрязнений, но и с протяженными источниками, при этом природные среды неравномерно загрязнены в масштабах области загрязнения. В таких случаях оценка воздействия загрязнений на популяции и экосистемы проводится в условиях распределенного в пространстве источника, подверженного сложным превращениям с точки зрения непрерывного перераспределения загрязняющего вещества в результате трансформации, миграции и т.д.

В этих условиях выработка норм допустимых загрязнений даже для отдельных организмов и популяций приобретает сложный характер, так как при таком нормировании необходимо хорошо понимать и учитывать пути распространения, трансформации, возможного накопления ингредиента, характер его взаимодействия с биотической и абиотической составляющими среды, соотношения между концентрациями загрязнений различных сред и возможными скоростями поступления этого ингредиента из различных сред в организмы (с учетом всех возможных путей поступления. При выработке экологических норм необходимо представлять также структуру экосистемы, чтобы понять, чем будет определяться допустимая нагрузка - нагрузкой на самую чувствительную популяцию или на комплекс популяций.

Пороговость эффекта воздействия на экосистему

 

Установление нормативов качества окружающей среды основывается на концепции критичности (пороговости) воздействий. Порог вредного действия – это минимальная доза вещества, при воздействии которой возникают изменения, выходящие за пределы физиологических и приспособительных реакций, или появляется скрытая. Таким образом, пороговая доза вещества или критическое воздействие вообще вызывает отклик, который не может быть скомпенсирован за счет гомеостатических механизмов поддержания внутреннего равновесия реакций живого организма (или биоценоза).

 

Оценка риска для элементов биосферы и человека

Риск является вероятностной характеристикой той угрозы, которая возникает в рассматриваемом случае для окружающей природной среды (и человека) при возможных антропогенных воздействиях или других явлениях и событиях. Для оценки риска необходимо определить условия воздействия, идентифицировать нежелательные эффекты, найти соотношение дозы с эффектом и затем оценить общий риск. Оценка риска подразумевает оценку вида и степени угрозы, понимание опасности или возможного ущерба, связанного с воздействием. Вероятностные подходы, оценка риска возникновения некоторых нежелательных явлений или последствий применимы и при оценке сложных ситуаций, когда можно проанализировать и оценить (количественно или даже качественно) отдельные стороны (и их взаимодействие) таких ситуаций.

Защитные меры от естественных опасностей и антропогенных воздействий обычно разрабатываются с помощью метода сбалансированного риска с учетом величины природной опасности или такой опасности, с которой люди встречаются каждый день. При выработке допустимой дозы облучения на население в качестве основы берется величина естественного фона облучения, т.е. дополнительный риск от облучения сравним с небольшим риском от фонового облучения, с которым человечество соприкасается постоянно. При оценке существующего риска общество предпринимает различные усилия для его уменьшения, идет на материальные затраты. Существует определенная корреляция между различными уровнями риска и попытками его уменьшения.

 

Обоснование и классификация мониторинга антропогенных экосистем. Выработка приоритетов

Виды мониторинга

При осуществлении мониторинга состояния биосферы необходима организация достаточно представительной сети наблюдений наиболее важных факторов воздействия, показателей состояния среды. В зависимости от конкретной задачи мониторинга эти факторы и показатели могут быть различными.

Основные задачи мониторинга:

· наблюдения за состоянием биосферы, оценка и прогноз ее состояния, вызванные антропогенным воздействием;

· определение степени воздействия (с выявлением антропогенных эффектов) и выявление источников и факторов воздействия.

Исходя из этих задач, необходимо, прежде всего, отыскивать факторы, ведущие к наиболее серьезным, долговременным изменениям в окружающей природной среде (и источники таких воздействий), а также выявлять элементы биосферы, наиболее подверженные воздействию (или наиболее чувствительные) или критические, ключевые элементы, повреждение которых может вести к разрушению экосистем.

На первом межправительственном совещании по мониторингу в Найроби в 1974 г. были выбраны некоторые критерии для определения приоритетности, основанные на свойствах загрязнителей и возможности организации измерений:

1. Размер фактического или потенциально возможного эффекта на здоровье и благополучие человека, на климат или экосистемы (сухопутные и водные).

2. Склонность к деградации в окружающей природной среде и накоплению в человеке и пищевых цепочках.

3. Возможность химической трансформации в физических и биологических системах, в результате чего вторичные вещества могут оказаться более токсичными или вредными.

4. Мобильность, подвижность.

5. Фактические или возможные тенденции концентраций в окружающей среде и в человеке.

6. Частота и величина воздействия.

7. Возможность измерений на данном уровне в различных средах.

8. Значения для оценки положения в окружающей природной среде.

9. Пригодность с точки зрения всеобщего распространения для равномерных измерений в глобальной и субрегиональной программах.

Большое число загрязнений было оценено в баллах (от 0 до 3) по каждому из выработанных критериев. По наибольшим суммам баллов были определены приоритеты (чем выше сумма, тем выше приоритет). Найденные таким образом приоритеты затем были разбиты на восемь классов (чем выше класс, т.е. меньше его порядковый номер, тем выше приоритет) с указанием среды и типа программы измерений (импактный, региональный и " базовый", глобальный). Ниже приводится результирующая таблица загрязнителей с указанием приоритетов и программ измерений.

 

Класс приоритетности	Загрязнитель	Среда	Тип программы измерения
I	Двуокись серы плюс взвешенные частицы	Воздух	И, Р, Б
	Радиоуклиды (90Sr + 137Cs)	Пища	И, Р
II	Озон	Воздух	И, Б (в стратосфере)
	ДДТ и другие хлорорганические соединения	Биота, человек	И, Р
	Кадмий и его соеднения	Пища, человек, вода	И
III	Нитраты, нитриты	Питьевая вода, пища	И
	Окислы азота	Воздух	И
IV	Ртуть и ее соединения	Пища, вода	И, Р
	Свинец	Воздух, пища	и
	Двуокись углерода	Воздух	Б
V	Окись углерода	Воздух	И
	Нефтеуглеводороды	Морская вода	Р, Б
VI	Флуориды	Свежая вода	И
VII	Асбест	Воздух	И
	Мышьяк	Питьевая вода	И
VIII	Микротоксины	Пища	И, Р
	Микробиологическое заражение	Пища	И, Р
	Реактивные углеводороды	Воздух	И

 

При классификации различных подходов, при ориентации подсистем мониторинга для осуществления определенных целей целесообразно выделить подсистему наблюдений (оценки и прогноза) за реакцией основных составляющих, биосферы: абиотической составляющей (геофизический мониторинг) и биотической составляющей (биологический мониторинг).

К геофизическому мониторингу относится определение реакции абиотической составляющей как в микро-, так и макромасштабе вплоть до реакции и определения состояния крупных систем - погоды и климата. Сюда же относится мониторинг необходимых для интерпретации данных о загрязнениях, мутности атмосферы, выборочных метеорологических и гидрологических характеристик среды.

Основной задачей биологического мониторинга является определение состояния биотической составляющей биосферы, ее отклика, реакции на антропогенное воздействие, определение функции состояния и отклонения этой функции от нормального естественного состояния на различных уровнях: молекулярном, клеточном, организменном, популяционном, уровне сообщества.

Экологический мониторинг является, по-видимому, более универсальным, охватывающим вопросы и биологического, и геофизического мониторинга в их тесной связи. Это особенно важно, когда наблюдения осуществляются на уровне экологических систем.

Мониторинг в различных средах (различных сред) включает:

· мониторинг атмосферы приземного слоя и верхней атмосферы; мониторинг атмосферных осадков;

· мониторинг гидросферы, т.е. поверхностных вод суши (рек, озер и водохранилищ), вод океанов и морей, подземных вод;

· мониторинг литосферы (в первую очередь почвы).

Не менее важной с практической точки зрения представляется классификация систем мониторинга по факторам и источникам воздействия. Мониторинг факторов воздействия - мониторинг различных загрязнителей (ингредиентный мониторинг) и других факторов воздействия.

Мониторинг источников загрязнений выделен в специальную подсистему, хотя в принципе может быть охвачен и предыдущей подсистемой.

 

Геосистемы и их свойства

Геосистема –множество взаимосвязанных компонентов географической оболочки, включающей в себя нижние слои атмосферы, гидросферу, земную кору и биосферу. Геосистемы делятся на 3 уровня: глобальный (иначе - планетарный), региональный и локальный. Глобальный уровень представлен на Земле в единственном числе, а именно - географической оболочкой, которую короче называют эпигеосферой. Геосистемы регионального уровня - это крупные структурные части эпигеосферы, в том числе ландшафтные зоны, а также секторы, провинции, ландшафты и некоторые другие. Наконец, к геосистемам локального уровня относят наиболее простые комплексы, из которых построены региональные геосистемы. При всем разнообразии уровней строения геосистем все они обладают некоторыми общими свойствами.

1) целостность: геосистема любого ранга - это определенный набор взаимосвязанных и взаимообусловленных компонентов;
2) открытость: геосистемы обмениваются энергией и веществом с другими геосистемами, что объясняет взаимозависимость геосистем, распространение антропогенных воздействий часто негативного характера на соседние территории;
3) функционирование: внутри геосистемы идут непрерывные процессы преобразования и обмена веществом, энергией и информацией 4) продуцирование биомассы: важнейшее свойство геосистем, заключающееся в синтезе органического вещества первичными продуцентами - зелеными растениями, которые, используя солнечную энергию, извлекают двуокись углерода из атмосферы, зольные элементы и азот - с водными растворами из почвы;
5) способность почвообразования - отличительное свойство земных ландшафтов, заключающееся в образовании особого природного тела - почвы в результате взаимодействия живых организмов и их остатков с наружными слоями литосферы, предварительно подвергшимися измельчению под действием воды, солнца, ветра; почвы обладают неоценимым свойством - плодородием, т.е. способностью создавать условия для жизни растений и других организмов; являясь продуктом функционирования, почвы стали и важным компонентом природы;
6) структурность: геосистемы обладают пространственно-временной упорядоченностью (организованностью), определенным расположением ее частей и характером их соединения; различают вертикальную или ярусную структуру, как взаиморасположение компонентов (слоистость), и горизонтальную или латеральную структуру, как упорядоченное расположение геосистем низшего ранга, поэтому нужно рассматривать как вертикальные или межкомпонентные связи так и горизонтальные или межсистемные связи;
7) динамичность: способность обратимо изменяться под действием периодически меняющихся внешних факторов без перестройки структуры; это обеспечивает гибкость геосистемы, ее " живучесть"; проявляется она при суточных, сезонных, годовых и многолетних циклах изменения солнечной радиации, свойств воздушных масс;
8) устойчивость: способность восстанавливать или сохранять структуру и другие свойства при изменении внешних воздействий; устойчивость, в частности, объясняет и динамичность геосистемы; природную устойчивость геосистем следует отличать от устойчивости техно-природных систем, которая заключается в способности выполнять заданные социально-экономические функции;
9) способность развиваться: геосистемы эволюционно изменяются, т.е. происходит направленное необратимое изменение, приводящее к коренной перестройке структуры, т.е. к появлению новых геосистем; скорость изменения зависит от ранга геосистемы: быстрей изменяются фации, затем - урочища, местности, время изменения ландшафтов и их групп измеряется геологическими масштабами;
10) изменчивость свойств компонентов геосистем в пространстве: она может быть детерминированной или упорядоченной и недетерминированной или случайной, т.е. когда какое-то свойство (плотность, пористость, коэффициенты фильтрации и теплопроводности и др.) меняется из точки в точку, не подчиняясь какой-либо закономерности; изменчивость повышает устойчивость геосистемы, но затрудняет принятие технических решений, так как регулярное воздействие приходится накладывать на среду со случайными параметрами и отклик на это воздействие получается случайным;
11) нелинейность природных процессов: трансформация и обмен энергией и веществом идут всегда с замедляющейся скоростью: уменьшается скорость впитывания воды в почву, замедляется остывание почвы при похолодании, затухает скорость понижения уровня грунтовых вод при дренировании и т.д.

 

Оценка состояния геосистем

Оценка состояния геосистем – суммарная составляющая как природных, так и антропогенных характеристик данной геосистемы.

- изменения, вызванные климатическими функциями ( смена суток, время года )

- в любой геосистеме (экосистеме) существуют процессы, связанные с изменением взаимодействия биоты (сукцессионные изменения )

- эволюционные преобразования ( климатические изменения абиотических факторов )

Для оценки временных изменений среды наиболее показателен годовой цикл (естественный цикл)

Циклы позволяют выявить тренды изменения характеристик (регулярное изменение характеристик)

Н: увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере (0, 5-1%)

Для региональных геосистем важной характеристикой является её рисунок, из каких элементарных геосистем состоит, как изменяется их площадь( в 5-10 лет) – картирование

Службы, занимающиеся изучением природного состояния геосистем – служба геодезии и картографии (только фиксирует изменения)

- геологические службы ( изучение природных ресурсов)

- землепользование, лесопользование, инспекция 1 раз в 10 лет проверяет – инвентаризация

- гидромет служба ( регулярно)

1)агрометеорол.служба ( проверка каждые 3 часа) изучение характеристики почвы, влажность и температура

2) агрохим.служба ( качество и состояние почвы)

- управление по регулированию использования и охране вод

Даже для одинаковых элементов среды нет унифицированных критериев, оценка состояния экосистемы осуществляется по совокупности показателей или условным индексам, разработанным для различных геосистем.

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться: