Глава 4. Методы изучения состояния окружающей среды

В Крыму

4.1. Методы экологических исследований

Экологические оценки, субъектно-объектные отноше­ния, предельно допустимая концентрация (ПДК), пре­дельно допустимый уровень (ПДУ), предельно допустимый выброс (ПДВ), предельно допустимый сброс (ПДС), метод исследования, общие и специальные методы, теоретичес­кие методы, экспериментальные методы, эксперимент, наблюдение, сравнение, измерение, экспресс-методы, индикационный метод.

В экологии, как и во многих других науках, первичные знания получают в результате наблюдений, экспериментов и моделирования. Полученные факты далее обрабатывают, обобщают, на их основе формулируют законы и теории. Отличительной особенностью экологии является присутствие двух элементов анализа — объекта и субъекта. Нельзя оценивать экологическое состояние окружающей среды, не определив, с чьих позиций или интересов производится оценивание. То, что хорошо для человека, может быть плохо для растений или животных и наоборот. Поэтому для более объективной оценки состояния окружающей среды была разработана система экологических оценок с учетом субъектно-объектных отношений.

На рис. 4.1 показаны три наиболее крупные группы участников экологических отношений. Это природные геосистемы, человек (человеческое общество) и техногенные системы (техносфера). Каждый из них может выступать как объект и как субъект оценивания.

Современное состояние природных геосистем может быть оценено: 1) на основе сравнения с их состоянием в доантропогенный период; 2) с позиций их качества или комфортности для жизнедеятельности человека или общества в целом; 3) пригодности их для сельскохозяйственных культур, создания и функционирования техногенных систем и

сооружений.

При оценке пригодности ландшафтов (окружающей среды) для человека используется система следующих показателей:

ПДК— предельно допустимая концентрация загрязняющих веществ, то есть максимальное количество загрязнителя в единице объема воздуха или воды, которое при ежедневном воздействии в течение длительного времени на организм не вызывает патологических изменений или заболеваний, а также не нарушает нормальной деятельности человека.

ПДУ — предельно допустимый уровень физического воздействия (шум, тепловое, световое, радиоактивное и т. д. излучения).

ПДВ — предельно допустимый выброс газообразного загрязнителя, устанавливаемый для каждого источника загрязнения атмосферы индивидуально, превышение которого ведет к неблагоприятным последствиям в окружающей среде или опасно для человека.

ПДС — предельно допустимый сброс жидкого загрязнителя — масса вещества в сточных водах, максимально допустимая к отведению в установленном режиме в данном пункте в единицу времени для обеспечения норм качества воды в контрольном пункте.

Для выявления возникающих экологических проблем и поиска путей их решения прежде всего необходимо установить, какое состояние природного или другого объекта оценивания следует считать нормальным, желаемым или достаточным. Во многих случаях такое состояние объекта или окружающей среды определяется санитарно-гигиеническими, социально-экономическими нормами, критериями или ограничениями. Наиболее полно определены в настоящее время санитарно-гигиенические нормативы и критерии.

На человека повседневно и одновременно воздействует множество факторов окружающей среды: прямое и опосредованное, комбинированное и комплексное действие химических, физических и биологических факторов. Например, на каждого из нас одновременно может воздействовать жесткое солнечное ультрафиолетовое излучение, тяжелые металлы и пестициды, поступающие в наш организм с пищей, электромагнитные сверхвысоко­частотные излучения от бытовых приборов, пыль и диоксиды, содержащиеся в атмосфере, хлор или возбудители кишечных заболеваний из питьевой воды и т. д. Этот сложный комплекс негативных воздействий окружающей среды определяет общую реальную нагрузку на организм человека. Поэтому важно оценивать не только отдельные экологические параметры среды, а весь комплекс воздействий на организм человека.

К настоящему времени разработано более 2 500 показателей ПДК и ПДУ по атмосфере, водоемам, почвам, концентрациям радиоактивных изотопов, установлены нормативы на предельно допустимые физические воздействия — шум и вибрацию. Разработана и действует «Система стандартов в области охраны природы и улучшения использования природных ресурсов».

Для изучения и анализа различных показателей, характеризующих состояние окружающей среды, в экологии существует хорошо развитая система методов.

Метод исследования — это совокупность правил и норм, регламентирующих и регулирующих деятельность исследователя в процессе научного исследования.

Используемые в экологии методы можно разделить на общие и специальные.

Общие методы исследования объединяют методы, используемые в самых различных отраслях знаний. Они в зависимости от характера познания могут быть разделены на теоретические и экспериментальные.

К теоретическим методам исследования относят: абстрагирование, идеализацию, анализ, синтез, индукцию, дедукцию, ранжирование, формализацию, моделирование, вероятностно-статистический, системный, логический, исторический и др.

Исторический метод широко используется в экологических исследованиях. Этот метод предполагает исследование возникновения, формирования и развития объектов или явлений в строго хронологической последовательности, в результате чего экологи получают дополнительную информацию о неблагоприятных экологических явлениях в процессе их развития.

К экспериментальным методам относят: эксперимент, наблюдение, сравнение, измерение.

Эксперимент — наблюдение за изучаемыми объектами в процессе целенаправленного воздействия на них. В широком смысле слова экспериментами можно называть все формы воздействия человека на природу: орошение, осушение, строительство водохранилищ и городов, вырубку лесов и т. д. Хотя эти воздействия проводились не с целью получения данных о влиянии техногенных воздействий на природу, их результаты можно использовать для научного анализа.

Эксперименты проводят не только с реальными объектами, но и с их моделями. В таких случаях можно говорить об экспериментальном моделировании. В качестве моделей в экологии используются численные уравнения, химические выражения, физические конструкции, топографические и тематические карты и т. д.

Наблюдение — это систематическое, целенаправленное восприятие различных свойств и характеристик объекта без вмешательства в его поведение.

Сравнение — это установление сходства и различия объектов непосредственно или опосредствованно.

Измерение — операция, посредством которой определяется отношение одной измеряемой величины к другой однородной, принимаемой за единицу.

Наряду с общими методами в экологии активно используется огромный набор специальных методов, предназначенных для решения специфических экологических задач.

В полевых условиях важное значение приобретают экспресс-методы, позволяющие определить необходимые параметры упрощенно и быстро. Несмотря на значительные погрешности измерений, для многих экологических задач точность экспресс-методов вполне достаточна.

Одним из косвенных методов получения экологической информации является индикационный метод. Он основан на существовании взаимных связей между различными явлениями и объектами. Смысл индикационных методов заключается в ускорении и удешевлении проводимых исследований. Это достигается благодаря тому, что некоторые свойства и признаки у растений и животных, используемые в качестве индикаторов других явлений, более доступны и легко фиксируются, причем хорошо фиксируются визуально.

В качестве индикаторов обычно используются хорошо физиономически выраженные компоненты окружающей среды: растительность, почвы, рельеф. Нередко в качестве индикаторов негативных экологических процессов в окружающей среде может выступать поведение живых организмов, их состояние.

Значительно расширились возможности индикационных методов после появления аэро- и космофотоснимков.

Каждый вид растений имеет определенные экологические границы условий своего существования, или экологическую амплитуду. Растения, произрастающие в широком диапазоне экологических условий, не могут служить индикаторами. Те растения, у которых очень узкий диапазон экологической амплитуды, являются очень ценными для использования их в качестве индикаторов. С помощью таких индикаторов можно предсказывать изменения состояния окружающей среды (например, появление тростника или камышей может свидетельствовать о подтоплении территории грунтовыми водами).