1. Экологическое нормирование.

Активизация хозяйственно-производственной деятельности человека в современных условиях природопользования и глобальные масштабы ее антропогенного воздействия на главные составляющие биосферы создают ситуацию острого экологического кризиса, обусловленную деградацией объектов окружающей среды. В связи с этим для оптимизации условий взаимодействия человека с природой важной представляется роль всестороннего анализа окружающей природной среды главными задачами которого является комплексная оценка экологического резерва биосферы и ее потенциальных возможностей к самовосстановлению и самоочищению, анализ широкого спектра различных типов взаимодействий (как приоритетных, так и не приоритетных) на природные экосистемы и изучение специфических особенностей этих воздействий.

В последние годы особую значимость и актуальность приобретают токсикологические аспекты всестороннего анализа окружающей среды. Серьезной проблемой является установление пороговости эффекта токсикологического воздействия в системах «токсикант – окружающая среда» и «токсикант – живой организм» и определение зависимости «доза – ответная реакция», которая послужила активным импульсом для развития нового направления в экологии, базирующегося на фундаментальных основах токсикологической, бионеорганической и экологической химии, называемого экотоксикологией. Научная значимость экотоксикологии состоит в изучении современных представлений токсичности и канцерогенности элементов и их соединений, исследовании специфических биохимических особенностей поведения токсикантов в окружающей среде, механизма их распространения и метаболизма; установлении взаимосвязи между необходимостью и токсичностью элементов; определении локализации канцерогенных ионов; оценке порогового эффекта токсикологического воздействия.

Подобный целостный комплекс достаточно сложных научно-прикладных задач, решение которых предусматривается в рамках экотоксикологии, в большинстве случаев позволяет произвести количественную оценку порогового эффекта токсикологического воздействия, имеющего место в системах «токсикант – окружающая среда» и «токсикант – живой организм» согласно уравнению:

D_r = D₀ – (D_e + D_m)

где D_r – доза вредного вещества, достигшая рецептора;

D₀ – доза вредного вещества, введенная в организм;

D_e и D_m – дозы вредного вещества, соответственно выделенные из организма и обезвреженные в процессе продвижения яда к рецептору.

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 меньше некоторого порогового значения.

Живые организмы способны без вреда для себя переносить присутствие определенных количеств загрязняющих веществ. Такое их содержание, ниже которого болезненные реакции не наблюдаются, называется пороговым уровнем. При больших количествах наступают последствия для здоровья, которые зависят как от концентрации вещества, так и от длительности его воз­действия (экспозиции). При короткой экспозиции переноси­мыми являются более высокие уровни загрязнителей, т. е. при кратком воздействии загрязняющих веществ пороговые значе­ния могут быть выше, а при более длительном воздействии — ниже. Исключение составляют вещества, способные к биоакку­муляции, и радиоактивные вещества. У радиоактивных веществ, по мнению исследователей, пороговый уровень нулевой. Это озна­чает, что любое, даже самое краткосрочное их воздействие мо­жет причинить вред организму. У соединений, способных к био­аккумуляции, пороговые уровни очень низкие. Явление биоак­кумуляции заключается в накоплении живыми организмами химических веществ, загрязняющих среду обитания. Поскольку объем поедаемой пищи за длительное время значительно превы­шает массу потребителя, а загрязняющие вещества не во всех случаях полностью выводятся из организма, то на каждом следую­щем этапе экологической пирамиды (трофической цепи) создается многократно более высокая концентрация стойких загрязните­лей. В рыбе, например, концентрация ртути может быть в 1000 раз выше, чем в водоеме, из которого она выловлена. Человек, яв­ляющийся конечным звеном пищевой цепи и питающийся та­кой рыбой, аккумулирует в своем организме ртуть в очень высо­ких концентрациях, что может послужить причиной летального исхода (рис. 5).

Рис.5. Биологическое накопление токсикантов в пищевых цепях.

В течение длительного времени в организме возможно на­копление малых, кажущихся безвредными доз загрязняющего вещества. Спустя некоторое время в организме создается ток­сичная его концентрация, которая представляет опасность для здоровья. В общем случае под дозой подразумевается произведе­ние концентрации (уровня) на экспозицию. При ингаляционных отравлениях дозу определяют как произведение С · t, где С — концентрация паров или аэрозоля (мг/м³); t — время вдыхания (мин). При поражении другими путями (через желудочно-ки­шечный тракт, кожу, внутривенно, внутримышечно и пр.) доза оценивается массой химического вещества (мг) на 1 кг живой массы организма.

Различают:

— среднесмертельные (летальные) дозы:

а) LCt₅₀ — при ингаляционном отравлении;

б) LD₅₀ (ЛД₅₀) — при отравлении другими путями;

— пороговые дозы:

а) PCt₁₀ — при ингаляционном отравлении;

б) PD₁₀ (ПД₁₀) — при отравлении другими путями.

Цифра в индексе показывает вероятность гибели организмов: для смертельных доз — 50%, для пороговых (появление призна­ков отравления) — 10%.

Для сохранения качества окружающей среды требуется стро­гое нормирование поступления в биосферу токсичных веществ. Необходимо знать те предельные их уровни, при которых воз­можна нормальная жизнедеятельность организмов.

Экологическое нормирование проводится с целью ограничить антропогенные воздействия, оптимизировать все виды взаимо­действия человека с природой. Экологическое нормирование предусматривает:

• учет многообразия путей загрязнения и самоочищения элементов биосферы при оценке последствий антропогенного воздействия;

• выявление «критических» компонентов биосферы, наибо­лее чувствительных к антропогенному воздействию;

• развитие научного подхода к нормированию воздействий на природные экосистемы.

Основным критерием при определении допустимой экологи­ческой нагрузки является отсутствие снижения продуктивно­сти, стабильности и разнообразия экосистемы.

При нормировании антропогенных воздействий большое значение имеет выбор приоритетных факторов, в данном случае загрязнителей окружающей среды. Эта приоритетность опреде­ляет характер и срочность мероприятий по борьбе с негативны­ми последствиями и по их предотвращению.