Подходы к оценке, нормированию уровня загрязнения тяжелыми металлами при мониторинге почв

Экологический мониторинг – это система наблюдений, оценки и прогноза, позволяющая выявить изменения состояния окружающей среды под влиянием антропогенной деятельности.

Мониторинг в условиях крупных индустриальных центров имеет свои особенности. Это полиметальность состава техногенных выбросов и, как следствие, возникающие трудности при экологической оценке выявленного загрязнения; сложности при выборе почвенного фона и при характеристике буферной способности загрязняемой почвы по отношению к тяжелым металлам.

Экологические и физиологические аспекты воздействия ТМ на городские экосистемы проявляются в соответствующих пространственных аномалиях. Поскольку техногенные аномалии обычно имеют полиэлементный состав, для них рассчитывается суммарный показатель загрязнения (СПЗ).

Как правило, при попытках нормирования антропогенного загрязнения прибегают к разработке предельно допустимых концентраций (ПДК).

Предельно допустимая концентрация (ПДК) - количество вредного вещества в окружающей среде, отнесенное к массе или объему ее конкретного компонента, которое при постоянном контакте или при воздействии за определенный промежуток времени практически не влияет на здоровье человека и не вызывает неблагоприятных последствий у его потомства.

Однако существующая система ПДК недостаточно достоверно информативна, поскольку предусматривает определение индивидуального токсиканта, дистанцируясь от вопроса о комплексном воздействии различных загрязнителей. Между тем, совместное действие, например, органокомплексов тяжелых металлов кардинально меняет ПДК, экспериментально полученные для отдельного тяжелого металла.

При характеристике загрязнения территорий поллютантами используют также следующие характеристики:

индекс загрязнения (ИЗ) - показатель, качественно и количественно отражающий присутствие в окружающей среде вещества-загрязнителя и степень его воздействия на живые организмы;

фоновая концентрация - содержание вещества в объекте окружающей среды, определяемое суммой глобальных и региональных естественных и антропогенных вкладов в результате дальнего и трансграничного переноса;

токсическая концентрация - концентрация вредного вещества, которое способно при различной длительности воздействия вызывать гибель живых организмов, либо концентрация вредного начала, вызывающая гибель живых организмов в течение 30 суток в результате воздействия на них вредных веществ.

Табл. 5

Предельно допустимые концентрации приоритетных токсикантов

в объектах окружающей природной среды

Элемент	ПДК
	в пахотном слое почвы, мг/кг	разовая в воз духе населен ных мест, мг/м3	среднесуточная, мг/ м3	в воде хозяйствен нопитьевого и культурно-быто вого водоснаб жения, мг/л	в воде для рыбо хозяйственных целей, мг/л
Hg	0,1	0,01; 0,05 (HgO)	0,0003	0,005 (HgO) 0,0005 (Hg2+)
Pb	20,0	0,01	0,0003; 0,0017 (PbSO4)	0,03-0,1	0,03-0,1
Zn		0,5	0,05	1,0-50	0,01
Ni		0,05	0,001 (NiO) 0,0002 (NiSO4)	0,1
Cu	0,001	0,1	0,002	0,1-0,5	0,001-0,01
Cd		0,2	0,001	0,01	0,005
Co		0,5	0,001	1,0	0,01

Однако гигиенические ПДК не учитывают разнообразия возможных реакций у организмов в популяции. В противоположность гигиеническим подходам геохимической экологией разрабатывается учение о нижних и верхних пороговых концентрациях, которые отражают емкость гомеостатических регуляторов системы.

Критическую величину нагрузки определяют на основе анализа зависимости доза-эффект: эта зависимость обнаруживает резкий порог токсического воздействия на экосистему, соответствующий определенному значению суммарной нагрузки. Этот порог и может быть принят в качестве экологической критической предельно допустимой нормы воздействия определенной нагрузки на исследованную экосистему.

Для сохранения адаптации колебательных процессов в динамике экосистем к внешним периодическим воздействиям, за исключением экстремальных, аварийных случаев, в первую очередь нужно измерять и нормировать не количество, а частоту поступления приоритетных загрязняющих веществ. Нормирование воздействий на экосистемы рассматривают в рамках определения тех возмущений, которые не выводят экосистему из максимально адаптивных (нормальных) условий ее функционирования.

В качестве критериев для экологических исследований предлагаются различные показатели биологического разнообразия, которые могут быть отнесены, скорее, к количественным, чем к качественным. Среди них наибольшее применение нашли индексы Шеннона, Маргалефа, Мак-Интоша, Менхиника, Симпсона, Вильма и Дориса.

Под влиянием высоких уровней антропогенного воздействия наблюдается существенное уменьшение показателей дыхания почв, например, при загрязнении смешанными промышленными выбросами, содержащими тяжелые металлы, уплотнении почв.

Критическую предельно допустимую нагрузку нельзя рассматривать в отрыве от понятия устойчивости.

Вопрос об устойчивости экосистемы весьма сложен. Отсутствует даже единое общеупотребительное определение этого термина. Существующие подходы к понятию устойчивости можно условно разбить на три группы:

1) инертность системы - способность экосистемы сохранять при внешнем воздействии исходное состояние в течение некоторого времени;

2) пластичность системы - способность экосистемы переходить из одного состояния равновесия в другое, сохраняя при этом внутренние связи;

3) восстанавливаемость системы - способность экосистемы возвращаться в исходное состояние после временного внешнего воздействия.

Первые два понятия трактуют как устойчивость адаптационную, третье - как регенерационную. Использовать эти понятия на практике непросто, поскольку любое даже малое воздействие приводит к каким-либо изменениям; невозможно представить также возвращение экосистемы в исходное состояние, поскольку сукцессионный процесс идет постоянно в постоянно меняющихся условиях.