Глава 18
ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
Оценка окружающей среды предполагает сравнение ее состояния с определенными нормами. В качестве критериев могут выступать показателиестественногоненарушенногосостоянияприродныхкомплексов или фоновые параметры среды. Разрабатываются нормативные показатели, характеризующие меру воздействия человека наприроду.
Нормативныепоказателиустанавливаютсянаосновеспециальных исследований или в результате экспертных оценок. Поскольку экономически, анередкоитехнологическиневыполнимоисключить выбросы вредных веществ в атмосферу и водоемы, приходится вво-
дить нормы предельно допустимых концентраций (ПДК) вред-
ных веществ. Все существующие нормы ПДК представляют собой компромисс между допустимым и реальносуществующим уровнем загрязненияокружающейсреды. Впрактикемониторинговыхнаблюдений используются две основные группы нормативных показателей: санитарно-гигиеническиеиэкологические.
Удачный пример мультикритериальной оценки состояния территории представляет собой способ, основанный на теории информации. В рамках предлагаемого подхода экологическая ценность понимается как отражение потенциальной полезности природного объекта, а ее величина считается обратно пропорциональной встречаемости. Допускается, что оцениваемая территория обладает некоторой совокупностью свойств, вероятность наблюдения каждого изкоторыхравна:
p(i) = Nij /Nj,
где Nij – число объектов со свойством i, а Nj – общее число объектов указанного класса.
Общая экологическая ценность ЭЦ n-й территории определяется как:
k
ЭЦn = −∑log p(i). i=1
355
18.1.САНИТАРНО-ГИГИЕНИЧЕСКИЕПОКАЗАТЕЛИ
Санитарно-гигиеническиепоказателиустанавливаютсяисходя из требований экологической безопасности населения. К ним в первую очередь относятся ПДК загрязняющих веществ ввоздухе, воде, почвах и продуктах питания, а также нормы предельно допустимых выбросов (ПДВ) загрязняющих веществ в воздух и водоемы. Насчитывается большое число нормативов допустимого содержания веществ различного происхождения. Только для ПДК химических веществ установлено в воде водоемов около 1500, в атмосферном воздухе – более 450, в почве – более 100. При наличии столь внушительного числа показателей ПДК возникает необходимость выделения перечня наиболее важных, подлежащих контролю в процессемониторинга.
Во-первых, наблюдению должны подлежать вещества, выброс и распространение которых имеет массовый характер. К ним относятся, например, диоксид серы, пыль, оксиды углерода – для атмосферы; нефтепродукты, фенолы, соединениятяжелыхметаллов – для поверхностных вод; пестициды – для почв.
Во-вторых, наблюдения должны охватывать наиболее токсичные соединения, несмотря на то, чтоабсолютныезначения ПДКдля них весьма низкие. В воздухе ПДК таких соединений не превышает 5 мкг/м3 (пятиокисьванадия, сернистыйсвинец, ацетофенонидр.); в водоемах – 2 мкг/л (соли бериллия и ртути, фенол и др.).
Степеньзагрязненияокружающейсредыпринятооцениватьпо кратности превышения ПДК и ПДВ, классу опасности (токсичности) веществ, допустимой повторяемости концентраций заданного уровня, количеству химических элементов и соединений. В случае одновременногоприсутствиянесколькихзагрязняющихвеществиспользуютсясуммарныепоказатели. Так, приналичиивеществсодинаковой степенью вредности суммарный показатель загрязнения Сs может быть определен по следующей формуле:
n
Сs = ∑i=1 ПДКCi ,
где Сi – фактическая концентрация i-го загрязнителя.
356
Следует иметь в виду, что санитарно-гигиенические показатели лишь частично отвечают своему назначению, так как ПДК территориально не дифференцированы, они не учитывают влияния реальнойландшафтнойситуации. Например, ртуть, попадаяввоздухи почвы в виде неорганических соединений, при небольших концентрациях может не представлять большой опасности. Однако в воде она переходит в высокотоксичную метилированную форму, ядовитость которой в 30-100 раз больше.
Санитарно-гигиеническиенормы, установленныеисходяизвлияния на организм человека, не учитывают реакции других организмов. Допустимое для человека загрязнение может привести к нарушениюсостояниямногихвидоврастенийиживотныхиэкосистемы в целом. Поэтому для оценки состояния природной среды наряду с ПДКнеобходимоиспользоватьиэкологические критерии.
18.2. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕКРИТЕРИИ
Экологические критерии рассматриваются как мера антропогенного воздействия на экосистемы и ландшафты, при которой их основныефункционально-структурныехарактеристики(продуктив- ность, интенсивность биотического круговорота, видовое разнообразие, устойчивость и др.) не выходят за пределы естественных изменений. Выделяются две основные группы экологических показателей – покомпонентные и комплексные.
Кпервойгруппеотносятсяиндикаторысостояниявоздуха, вод, почв и биогеоценотического покрова в целом. Особое место в этом ряду занимают биоиндикаторы, по которым можно судить о состоянии окружающей среды. В качестве экологических показателей выступаютжизненностьипродуктивностьвидаилисообщества, видовоеразнообразие, присутствиеилиотсутствиехарактерныхвидови др. По их колебанию можно с большой достоверностью установить измененияприродныхкомплексовподвлияниеместественныхиантропогенныхфакторов.
Ко второй группе экологических критериев относятся суммарные (интегральные) показатели, характеризующие природные системы в целом. Они могут быть получены на основе интеграции покомпонентныхнормативовилипутемнахожденияинтегральныхин-
357
дикаторов. Одинизспособовполучениясуммарногопоказателя(Хs) представляет собой расчет по формуле:
n
Xs= 1n ∑x i ki, i=1
где n – число покомпонентных нормативов; xi – норматив состояния компонента (вотносительных величинах); ki – весовойкоэффициент норматива.
Поиск интегральных показателей состояния окружающей среды – сложная и еще не решенная задача. К их числу можно отнести: интенсивность биотического круговорота, определяемую как отношение массы ежегодной биологической продукции к общей массе; естественнуюспособностьксамоочищению, обусловленнуюскоростью биотического круговорота; энергетико-вещественный баланс природных систем и другие. Важным показателем состояния среды является здоровье населения: динамика младенческой смертности, врожденные аномалии развития новорожденных, заболеваемость детей и взрослых и др.
18.3.ОЦЕНКАСТЕПЕНИАНТРОПОГЕННЫХИЗМЕНЕНИЙ ПРИРОДНОЙСРЕДЫ
Применениерассмотренныхвышекритериевдаетвозможность оценить степень и направление изменения окружающей среды во времени и в пространстве.
Временные (динамические) показатели характеризуют скорости нарастания неблагоприятных изменений. Выделяется четыре динамических класса природных систем: 1) стабильные – скорость увеличенияплощадейнарушенныхземельменее0,5 % вгод; 2) умеренно динамичные – площади увеличиваются до 2 % в год (воз- можнаполнаясменабиогеоценотическогопокроваза50-100 лет); 3) среднединамичные – до 2-3 % в год (возможна полная смена экосистем в течение 30-50 лет); 4) сильнодинамичные – более 4 % в год (полная смена экосистем возможна за 25 лет).
Пространственные показатели характеризуют размеры ареалов, впределахкоторыхпроявляютсяантропогенныенарушенияприродных комплексов. Вводится понятие предельно допустимой пло-
щади нарушения ландшафта (экосистемы), т.е. того предела, до
358
которого еще возможна регенерация природной системы; превышениедопустимойплощадинарушенияведеткразрушениюструктур- но-функциональнойцелостностиипреобразованиюприроднойсис- темы в новое состояние. Для разных ландшафтов и природных систем этот показатель существенно меняется.
При расчете показателей, используемых для оценки антропогенныхизмененийокружающейсреды, необходимоучитыватьестественнуютерриториальнуюдифференциациюландшафтов. Так, при оценке загрязнения региона может быть введен параметр, учитывающий площади отдельных морфологических ПТК. В этом случае
средневзвешенный показатель загрязнения региона x вычисляется поформуле:
n
x= ∑mi zi / S, i−1
гдеmi – площадь i-го контура ПТК; zi – загрязнение i-го контура; S – общая площадь региона.
Характеристикапроцессовэкологическойдестабилизацииприродной среды предполагает ранжирование нарушения экосистем по глубине и необратимости. Особое внимание уделяется экстремальным состояниям, угрожающим жизни людей. В законе Российской Федерации “Об охране окружающей природной среды”, статья 59, пункт1, 1992 г., даноопределение:
Зона экологического бедствия – это территории Российской Федерации, где в результате хозяйственной либо иной деятельности произошли глубокие изменения окружающей природной среды, повлекшие за собой существенное ухудшение здоровья населения, нарушение природного равновесия, разрушение естественных экологических систем, деградацию флоры и фауны.
Рассмотримтриуровняэкологическихнарушений.
Зона экологического риска (Р) включает территории с заметным снижением продуктивности и устойчивости экосистем, максимумом нестабильности, ведущим в дальнейшем к спонтанной дег-
359
радации экосистем, но еще с обратимыми нарушениями экосистем, предполагающимисокращениехозяйственногоиспользованияипланированиеповерхностногоулучшения. Деградацияземельнаблюдается на 5–20 % площади.
Зона экологического кризиса (К) включает территории с силь-
ным снижением продуктивности и потерей устойчивости, трудно обратимыми нарушениями экосистем, предполагающими лишь выборочноеиххозяйственноеиспользованиеипланированиеглубокого улучшения. Деградация земель наблюдается на 20-50 % площади.
Зона экологического бедствия – катастрофы (Б) включает территориисполнойпотерейпродуктивности, практическинеобратимыминарушениямиэкосистем, полностьюисключающимитерриторию из хозяйственного использования и требующими коренного улучшения. Деградация земель превышает 50 % площади.
Названные уровни экологического нарушения определяются с помощьюботанических, зоологическихипочвенныхкритериев. РассмотримихнапримерестепнойиполупустыннойзонРоссии.
Ботанические критерии имеют наибольшее значение, поскольку они не только чувствительны к изменениям окружающей среды, но и наиболее физиономичны и наилучшим образом прослеживают зоны экологического нарушения по размерам в пространствеипоинтенсивностивовремени. Учитываютсяпризнакинаразных уровнях: организменном (фитопатологические изменения), популяционном(ухудшениевидовогосоставаифитоценометрических признаков) и экосистемном (соотношение площади в ландшафте) (табл. 18.1).
Зоологические критерии – показатели нарушения животного мира – могут рассматриваться как на ценотических уровнях: видовое разнообразие, пространственная структура, трофическая структура, биомасса и продуктивность, энергетика, – так и на популяционных: пространственнаяструктура, численностьиплотность, поведение, демографическая и генетическая структура. Зона риска выделяется главным образом по этологическим (поведенческим) критериям: потеря стадного поведения, изменение путей миграции, реакция толерантности. Зона кризиса характеризуется нарушением структурыпопуляций, группистай, сужениемареалараспространения и обитания, нарушением продуктивного цикла. Зона бедствия отличается исчезновением части ареала или местообитания, массо-
360
войгибельювозрастныхгрупп, резкимростомчисленностисинантропныхинехарактерныхвидов, интенсивнымростомантропозоонозных и зоонозных заболеваний (табл. 18.2).
Критерииухудшениясвойствпочв– одинизнаиболеесильных показателейзон экологического риска, кризиса илибедствия. Прежде всего это проявляется в снижении плодородия почв на большой площади и с высокой скоростью. Почвенно-эрозионные критерии связанысвторично-антропогеннымигеоморфологическимипроцес- сами, ускоренными хозяйственной деятельностью человека. Эти процессы распространены и в естественных условиях, но нарушение человеком устойчивости растительного и почвенного покрова вызывает их значительное ускорение и расширение площади (табл. 18.3).
Сочетание разнообразных критериев дает возможность получитькомплекснуюоценкуэкологическойситуации. Однимизспосо-
361
362
363
бов является выделение комбинаций, показывающих преобладание одних видов загрязнений над другими и степень нарушенности воздуха, почвы и воды (табл. 18.4).
Как видно из табл. 18.4, совмещение выделенных видов загрязненияиприродныхкомпонентовпозволяетполучитьпошестьразличных сочетаний, комбинирование которых дает 36 комплексных наборовэкологическихситуаций. Одниизэтихситуацийвстречаются довольно часто, другие реже, третьи могут не встречаться вовсе. Весьма типичны комбинации Т > М > П. + А > В > П (Московская агломерация) и Т > М > П + В > А > П (Среднее Поволжье), редко наблюдается ситуация Р > Т > М + В > П > А (север Челябинской области).
Рассмотренный способ оценки дает возможность выявить направленность и особенности распространения загрязнений, что позволяет нанести на карту экологические ситуации и разработать соответствующиемероприятияпоулучшениюсостоянияокружающей среды.
Вопросы для самостоятельных занятий
Оценка состояния окружающей среды:
–санитарно-гигиеническиепоказатели
–экологическиекритерии
–оценкастепениантропогенныхизмененийприроднойсреды
364