1. 4. Пороговость эффекта воздействия

на биологические системы

Для оценки допустимости воздействия различных факторов на элементы биосферы весьма важным является вопрос о пороговости вредных эффектов воздействия и характере зависимости «доза – ответная реакция».

Что такое порог воздействия? Порог воздействия (чувствительности) – наименьшее воздействие, ощущаемое организмом или регистрируемое прибором, т. е. нижний предел чувствительности.

Порог воздействия на природу – это сила воздействия на природную систему, приводящая к существенным изменениям в функционировании ее как целого или в составляющих ее подсистемах и средообразующих компонентах. При этом следует помнить, что под пороговостью эффекта воздействия на биологические системы надо понимать не вообще порог любых изменений экосистем под влиянием воздействия, а выход реакции биоты за пределы обычных физиологических колебаний, наблюдаемых в процессе гомеостаза, или за пределы обычных сезонных или межгодовых колебаний каких-либо параметров экосистемы, численности либо других показателей развития популяций. Например, при попадании нефтепродуктов в воду количество их, поступающих в организм рыб (а точнее полученная доза – количество вещества на единицу массы тела), до какой-то определенной величины (порог) будет полностью нейтрализоваться за счет процессов обезвреживания их в организме и за счет выделения из организма. Только после того, как поступление превысит выделение и обезвреживание, будет наблюдаться эффект воздействия нефтепродуктов на рыб. Аналогичный пример можно привести с экосистемой озера, которая испытывает фосфорную нагрузку, но до какого-то предела сопротивляется ей, и только после превышения ее появляются изменения в сукцессии, выходящие за пределы нормы.

Следует также иметь в виду, что в организме (или биологической системе другого ранга) при вредных воздействиях проявляются процессы приспособления и постоянного восстановления повреждений, нарушений. Повреждение развивается только тогда, когда скорость процессов повреждения превышает скорость процессов приспособления и восстановления.

Известно, что увеличение количества вредных веществ, попадающих в организм, может привести к физиологической адаптации, а значение пороговой величины может зависеть от приспособляемости организма к определенному воздействию. Например, бактерии очень быстро приспосабливаются к антибиотикам, популяции насекомых к инсектицидам и т. д.

Концепция пороговости предполагает высокое качество среды и полную безопасность для человека и любых популяций при условии загрязнения этой среды ниже определенного уровня, воздействие которого на любые организмы ниже некоторого порогового значения. Однако вопрос о пороговости эффекта не столь ясен, если речь идет не о токсическом воздействии какого-то вещества, а о химическом или радиационном мутагенезе. Исследования последнего времени приводят к выводу об отсутствии безопасных порогов при воздействии канцерогенов и ионизирующей радиации. Любое превышение ими обычных природных фонов опасно для живых организмов хотя бы генетически, в цепи поколений.

Практика исследования воздействия ионизирующей радиации, других загрязнителей среды показывает, что чем больше имеется информации и чем лучше аппаратура для проведения наблюдений, тем ниже оказывается пороговый уровень воздействия.

Из сказанного выше следует, что если нельзя избежать попадания вредных веществ в природную среду, то их содержание во внешней среде должно подлежать токсикологическому ограничению на основе определения явных порогов вредного действия. На этом основано санитарно-гигиеническое нормирование загрязнений природной среды, т. е. установление ПДК для загрязняющих веществ. Допустимое содержание загрязняющего вещества в окружающей среде устанавливают с учетом соотношения скоростей поступления веществ и их распада и удаления из внешней среды, а также с учетом порогов вредного действия токсических веществ, определенных экспериментально.

Более сложно осуществлять нормирование загрязнений природной среды при отсутствии порога вредного действия – научно оправданным подходом в этом случае является запрет выбросов в природную среду таких веществ.

Рассмотренная выше на примере загрязняющих веществ концепция пороговости воздействия, допустимых нагрузок справедлива и для других категорий факторов (механическое воздействие, электро-магнитные поля, электрические излучения, шумовое, т. е. волновое и др.).