Оценка влияния загрязняющих веществ на окружающую среду при чрезвычайных ситуациях

В настоящее время в литературе рассматривается относительно надежная оценка опасности воздействия химических веществ на живую и неживую природу через понятие нормы состояния экосистемы и пределы допустимого воздействия на нее.

Норматив (норма) для какого-либо показателя - это чаще всего число; норма состояния - это число, которое рассчитывают как функцию, равную совокупности показателей состояния системы. Каждому состоянию будет соответствовать определенная численная величина, набор величин или пределы колебаний величин. Норма может быть также выражена графически как кривая зависимостей между величинами (функция). Отклонение от кривой считают аномалией.

Выделяются два различных понятия: «допустимые антропогенные воздействия» и «допустимые антропогенные нагрузки» на природные экосистемы. Любая возникающая за счет какого-либо воздействия нагрузка в экологической системе, способная вывести ее из естественного нормального состояния, определяется как экологическая нагрузка (рис.1.5).

Если экологическая нагрузка не вызовет нежелательных последствий, не приведет к ухудшению качества природной среды (например, изменению численности популяции, снижению видового многообразия и изобилия биомассы, изменению доминантной структуры и пространственного распределения организмов, а также ухудшению здоровья человека), ее можно считать допустимой.

Различаются два уровня воздействия вредных факторов на природные системы:
I. Уровень критического воздействия (начиная с которого может иметь место гибель или необратимая деградация данной системы, например, выпадение каких-либо видов);
II. Уровень допустимого воздействия, существенно отличающийся от критического. В этом случае речь идет о сравнительно небольших изменениях качества природной среды, не влияющих на нормальное функционирование экосистем и отдельных популяций.

Для того, чтобы поддерживать состояние экологического благополучия, необходимо, чтобы допустимое воздействие соответствовало допустимой нагрузке. Следовательно, нужно знать количественные характеристики, то есть величины, как антропогенных воздействий, так и антропогенных нагрузок. Задача усложняется при недостаточных знаниях об исходном (фоновом) содержании химических веществ в окружающей среде, объеме выбросов и сбросов в процессе производства и путях распространения, наличии побочных продуктов, отходов и продуктов разложения.

Таким образом, определение пределов допустимых воздействий тесно связано со многими областями экологии, прежде всего с экологическим нормированием, с оценкой риска, с экотоксикологией. Причем важнейшей задачей всех этих направлений является не только выявление степени вредного воздействия, но и разработка «лечебных» мероприятий. Возможные последствия и формы вредного воздействия химических веществ можно классифицировать в соответствии с диаграммой (рис.1.6).

При изучении и оценке устойчивости природных образований используют методы биоиндикации, то есть обнаружения и определения биологически и экологически значимых антропогенных нагрузок по реакциям на них живых организмов и их сообществ. При биоиндикации используют некоторые общие допущения, в частности принимают сходство путей поступления загрязняющих веществ в биосферу и на поверхность почвенного и растительного покрова, тесную корреляцию между показателями видовой чувствительности различных видов растений к разным видам техногенных загрязнений.

Во многих случаях удобно выделять так называемые критические экосистемы, или системы, чувствительные к широкому спектру антропогенных нагрузок. К таковым относят хвойные леса. В лиственных лесах биоиндикационные исследования проводят на доминирующих видах травянистых растений, у которых визуально определяют поражение (ожоги, снижение роста, изменение формы и окраски листьев). Из животных в качестве биоиндикаторов используют представителей почвенной фауны, которые составляют 90-99% биомассы и 95% всех видов, входящих в наземный зооценоз.

Анализ критических звеньев, где аккумулируются загрязняющие вещества (лесные подстилки, топкий верхний слой целинных почв, лишайниково-моховые сообщества) позволяет выявить экологические нарушения еще при таких уровнях загрязнения, которые не представляют опасности для населения, проживающего на данной территории.

Цели сохранения и восстановления экосистем могут быть достигнуты на пути функционального моделирования. В связи с большим разнообразием, сложностью и миогокомпонентностью экосистем, универсальной единой модели нет, но имеются определенные наработки и формулы оценки воздействий. Так воздействие на отдельные особи и популяции (W) можно представить в виде интеграла разности

где К - сумма концентраций поглощенных веществ за время t; Е - сумма концентраций выделившихся веществ за время t.

Очевидно, что нельзя подойти к сублетальной концентрации, если величина Е = К, потому любая кривая зависимости «доза -воздействие» начинается с нуля. На рис.1.7 представлены идеализированные кривые такой зависимости (доза представлена в логарифмической шкале; показаны зависимости в различном положении и различной крутизны).