ГДК деяких забруднюючих речовин в атмосферному повітрі для рослин і людини

Методологія, яка застосовується для розробки гігієнічних ГДК, що використовує екстраполяцію експериментальних даних на екосистеми і на яку спираються медична і ветеринарна токсикологія, непридатна для розробки екологічних нормативів з багатьох причин. Головне в тому, що збереження екологічної рівноваги визначається не індивідуальною реакцією окремих особин, як в експерименті, а розгорнутою в часі і просторі реакцією всієї спільноти екосистеми.

Оскільки екосистема не еквівалентна організму, то і проблема екологічного нормування повинна вирішуватись на рівні вищому від організму. Вимоги людини до якості природних ресурсів практично не залежать від клімату, ландшафту та інших регіональних особливостей, а нормальне функціонування екосистем при одних і тих же навантаженнях істотно залежить від всієї сукупності природних екологічних факторів місцевого і регіонального масштабів.

Екологічні нормативи потрібно розробляти на локальному і регіональному рівнях, забезпечуючи тим самим екологічну рівновагу в глобальному масштабі. Розробка нормативів, які забезпечують екологічну безпеку природних екосистем є першочерговим завданням.

Екологічно–допустимі навантаження (ЕДН), які не повинні перевищувати екологічної ємності екосистем можна розрахувати на основі ЕДК. Встановлення екологічно допустимих навантажень є тим заходом, який дозволить забезпечити баланс екологічних та соціально–економічних інтересів людини, а отже – інструментом стійкого розвитку суспільства.

Розглянути підходи до розробки ЕДК і оцінки ємності екосистем найбільш зручно на прикладі поверхневих вод, оскільки вода, на відміну від атмосфери, жорстко локалізоване природне тіло. В водоймах вона обмежена берегами і дном. Водні екосистеми – середовище проживання більшості живих організмів і найважливіший ресурс життєзабезпечення людини. Наслідки забруднення води впливають на здоров'я екосистем і людини.

Розрахунки ЕДК і ЕДН для водойм основані на використанні показника, який інтегрально відображає екологічний стан водної системи на надорганізменному рівні. Завдання екодіагностики водних систем, як цілого, в теперішній час ще не вирішене. Необхідні критерії, що інтегрально відображають функції і реакцію на стрес всієї системи в цілому з врахуванням її емерджентних властивостей. Автори Л.І.Цвєткова та інші [18] розробили інтегральний показник, що характеризує збалансованість продукційно–деструкційних процесів в водоймах, який оснований на змінах рН і [О₂], і встановили його чисельні значення для різних екологічних станів прісних водойм. Таким показником є величина рН, приведена до нормального 100%–го насичення води киснем – рН_100%.

Значення показника для різних станів біотичного балансу (збалансованості продукційно–деструкційних процесів) в прісноводних водоймах наведені в табл. 2.1.3.

Таблиця 2.1.3

Значення рН_100% в прісноводних водоймах з різким екологічним станом

За допомогою цього показника можна оцінювати не тільки основні, але й проміжні стани біотичного балансу і прослідкувати тенденції його зміни за багаторічний період (рис. 2.1.1).

Рис. 2.1.1. Зміна екологічного стану естуарію р. Неви

Для кожної водойми можна вибрати свій допустимий діапазон коливань інтегрального показника в межах його гомеостатичного плато. В наведеному на рис. 2.11 прикладі коливань рН_100% не повинні виходити за межі 7,2–7,9, позначені прямими лініями. При значенні показника рН_100% менше нижньої межі (можливе при забрудненні токсикантами) і більше верхньої (при забрудненні біогенами) порушення біотичного балансу може стати незворотним і система деградує.

На основі інтегрального показника вибираються фактори, які регулюють екологічний стан водойми. Для наведеного прикладу шляхом багатофакторного статистичного аналізу було встановлено, що основними факторами, які стимулюють евтрофування, тенденція до якого в водоймі очевидна, є: вміст мінеральних форм азоту (Nмін), фосфору (Рмін) та висбка температура води. Фактори, які гальмують евтрофування: збільшення атомно–масового співвідношення азоту та фосфору (N/Р), більші глибини та високі швидкості течії води. Вибір приоритетних або лімітуючих факторів дозволив використати просту регресійну модель для інженерних розрахунків:

У = а₀ + а₁х₂ + а₂х₂ + … + а_nх_n,

де У – інтегральний критерій рН_100%; x₁, х₂..., х_n – приоритетні екологічні фактори.

Якщо знаємо нормативне значення критерію У для конкретної водної екосистеми, легко розрахувати ЕДК різноманітних забруднюючих речовин на основі множинної регресії.

Задаючи нормативні значення інтегрального показника (рН_100% ³ 7,2 або рН_100% < 7,9) і усереднені величини некерованих абіотичних факторів (температури, глибини, швидкостей, витрат тощо), розрахували ЕДК азоту та фосфору для деяких заток Балтійського моря (табл.2.1.4).

Таблиця 2.1.4