Национальная система мониторинга окружающей среды (НСМОС) Республики Беларусь

Наблюдения за состоянием окружающей среды на территории Бе­ларуси проводились в течение многих веков, однако систематизиро­ванный характер они приняли только на рубеже XIX-XX веков. В на­чале XX ст. действовал ряд метеорологических станций и гидрологи­ческих постов, мелиоративных и др. организаций. Их общее число в 1913 г. достигло 129. В 1930 году была создана гидрометеорологиче­ская служба Беларуси. С ее созданием наблюдения за состоянием ок­ружающей среды значительно расширились. В то время уже функционировало более 300 станций и постов.

Современный экологический мониторинг как постоянно дейст­вующая централизованная система наблюдения за состоянием окру­жающей среды начал создаваться в Беларуси на базе санитарно-эпидемиологической и гидрометеорологической служб в начале 70-х годов. Система экологического мониторинга в Беларуси создавалась и функционировала как структурная единица в рамках единой системы бывшего Советского Союза. Существовала жесткая централизованная координация по всем направлениям деятельности. Экологический мо­ниторинг в СССР был организован достаточно хорошо. После распада СССР возникла необходимость создания в Беларуси собственной го­сударственной системы мониторинга. В апреле 1993 г. было принято постановление правительства о создании единой Национальной сис­темы мониторинга окружающей среды (НСМОС) в Республике Бела­русь. Общая ответственность за организацию и координацию работы НСМОС была возложена на Министерство природных ресурсов и ох­раны окружающей среды. Позже это положение было закреплено «За­коном об охране окружающей среды» (1993). Большую работу по соз­данию НСМОС и ее функционированию осуществляет Государствен­ный комитет по гидрометеорологии. В соответствии с постановлением правительства специалистами Госкомгидромета была подготовлена концепция НСМОС Республики Беларусь. Концепцию следует рас­сматривать как уставный документ, на основании которого была соз­дана Национальная система мониторинга и в настоящее время осуще­ствляется ее функционирование. При подготовке концепции НСМОС Республики Беларусь были использованы разработки Минприроды Российской Федерации, ЮНЕП (UNEP - организация при ООН, ве­дающая образованием и охраной окружающей среды). Всемирного банка содействия и развития, проект концепции БелНИЦ «Экология», а также Министерства природных ресурсов и охраны окружающей среды, других министерств и ведомств Республики Беларусь,

В концепции НСМОС дано определение экологического монито­ринга, сформулированы цель, функции и принципы построения НСМОС, определены основные объекты и функциональные системы.

Согласно Концепции, НСМОС функционирует на основе единого организационного, методологического и метрологического подхода. Это чрезвычайно важно. Поскольку решаемые экологическим мони­торингом проблемы масштабны, комплексны, в работе принимает участие большое число соисполнителей. Определены головные (базо­вые) организации по ведению мониторинга отдельных сред:

• атмосферный воздух - Госкомгидромет (за пределами санитар-но-защитных зон и фоновый), Минприроды (источники выбросов), Минздрав (воздух санитарно-защитных и рабочих зон);

• поверхностные и подземные воды - Госкомгидромет (поверхно­стные воды), Минприроды (сточные воды), Беларусьгеология (под­земные воды);

• почвы - Госкомгидромет (мониторинг химического загрязне­ния), Комитет по земельным ресурсам (земельные ресурсы);

• медицинский мониторинг - Минздрав;

• сейсмический - институт геохимии и геофизики НАН Беларуси;

• мониторинг чрезвычайных ситуаций - Штаб ГО, Госкомгидро­мет, Минздрав и Минприроды;

• радиационный мониторинг - Госкомгидромет (населенные пункты, почва, воздух, поверхностные воды), Минсельхозпрод

(сельхозугодья), Минлесхоз (лесные угодья), Минздрав (помеще­ния, материалы, продукты питания);

• биологический (растительный и животный мир) - НАН Белару­си, Минлесхоз, Главрыбвод;

• физических воздействий - Минздрав;

• озоновый - Госкомгидромет;

• космический и дистанционной диагностики - Минприроды и НАН Беларуси.

НСМОС Беларуси функционирует как целостная система и имеет многоуровневую структуру. Уровни выделяются на основе приорите­тов территориального, административного и финансового характера. В НСМОС выделяют системы объектового, локального, регионально­го и национального уровней.

Объектовый уровень мониторинга включает в себя систему наблю­дений за источниками антропогенного воздействия (промышленными и сельскохозяйственными предприятиями, нефтегазовыми комплек­сами, автомагистралями и т. д.). Основная цель наблюдений на объек­товом уровне - контроль приоритетных загрязняющих веществ в вы­бросах (сбросах) данного производства или вида деятельности. Мони­торинг на объектовом уровне финансируется природопользователями и проводится силами предприятий. Это ведомственный мониторинг. Контроль за объективностью информации, получаемой на этом уров­не, проводится региональными подразделениями Минприроды.

Локальный уровень НСМОС включает в себя систему наблюдений за состоянием природной среды на ограниченной территории (адми­нистративный район, промузел и т. д.), испытывающей суммарное воздействие группы идентифицированных источников антропогенно­го воздействия. Основная цель мониторинга на локальном уровне -комплексная оценка экологической ситуации. Информация, получае­мая на локальных сетях, поступает в головные организации, осущест­вляющие мониторинг соответствующих природных сред. Мониторинг на локальном уровне финансируется преимущественно за счет муни­ципального (местного) бюджета. Координацию работ на локальном уровне осуществляют региональные подразделения Минприроды.

Региональный уровень мониторинга - это система наблюдений за состоянием природной среды в пределах территорий, выделенных на основе географического или экологического районирования (водо­сборный бассейн, национальные парки, крупные промышленные аг­ломерации и т. д.), значительный вклад в загрязнение которых вносят

не идентифицированные источники. Основная цель мониторинга на региональном уровне — комплексная оценка экологической ситуации и выявление долгосрочных тенденций изменения природной среды региона. Финансирование мониторинга на региональном уровне осу­ществляется в основном за счет бюджетных средств и проводится на сети государственного и ведомственного мониторинга.

Национальный уровень — предназначен для наблюдения, анализа и прогноза экологической обстановки в масштабе государства. Нацио­нальный уровень мониторинга финансируется за счет бюджетных средств и проводится головными организациями на сети государст­венного мониторинга с использованием информации, получаемой с сетей регионального, локального и объектового мониторинга.

Информационное обеспечение в системе Национального монито­ринга. Информация НСЭМ состоит из баз данных государственных организаций по ведению мониторинга отдельных природных сред. Головные организации обеспечивают постоянное ведение баз данных и отвечают за достоверность и полноту информации. Базы данных по­полняются информацией из ведомственных сетей мониторинга при выполнении соответствующих требований к форматам данных.

Необходимая информация из баз данных головных организаций го­сударственных сетей мониторинга передается правительственным ор­ганам, заинтересованным министерствам и ведомствам.

3. 4. Реализация Национальной системы мониторинга окружающей среды Республики Беларусь;

В настоящее время мы имеем разветвленную структуру системы мониторинга (рис. 5). По-прежнему центральное место в этой струк­туре принадлежит санитарно-эпидемиологической и гидрометеороло­гической службам.

Санитарно-эпидемиологическая служба сосредотачивала и сосре­дотачивает основное внимание на вопросах охраны здоровья населе­ния, а состояние окружающей среды учитывается в той мере, в какой оно влияет на здоровье людей. Санитарно-эпидемиологическая служ­ба имеет 152 стационарных пункта, которые выполняют отбор и ана­лиз проб воздуха, контролируют качество питьевой воды. В наиболее крупных городах небольшое количество станций мониторинга созда­ется в жилых районах, они дополняют сеть станций, действующих под управлением Госкомгидромета. На крупных и средних предприятиях санэпидемслужба выполняет мониторинг воздушной среды в пределах санитарно-защитных и рабочих зон с целью контроля за соблюдением норм гигиены труда. Используются и мобильные станции мониторин­га. Лаборатории в системе санэпидемслужбы оборудованы для выяв­ления около 100 загрязнителей.

С 1992 г. функционирует Республиканская автоматизированная система (РАИС) «Здоровье - окружающая среда», в которую входят 9 городов-исполнителей (Минск, Брест, Витебск, Гомель, Могилев, Гродно, Орша, Полоцк, Новополоцк). В каждом городе выбраны два района наблюдений - условно чистый и условно грязный. На изучае­мых территориях собирается и изучается информация о состоянии здоровья населения и качестве окружающей среды по следующим по­казателям: заболеваемость, смертность, рождаемость, патология бе­ременности и рождаемости, данные о численности населения, данные о загрязнении воздуха, о метеорологических параметрах, о качестве питьевой воды, о шумовом режиме. Вся информация поступает в го­родские центры эпидемиологии и гигиены.

Гидрометеорологическая служба (Госкомгидромет) состоит из двух структурных единиц Гидрометеоцентра и Центра радиационно­го контроля и мониторинга природной среды (ЦРКМ).

Гидрометеоцентр обеспечивает проведение климатического мони­торинга. Гидрометеорологическая сеть в Беларуси состоит из 6 обл-гидрометов (Минск, Могилев, Гродно, Брест, Гомель, Витебск), 54 метеорологических станций и нескольких сотен постов. Облгидро-меты выполняют широкий комплекс наблюдений и обобщают инфор­мацию, поступающую со станций и постов.

ЦРКМ обеспечивает мониторинг состояния атмосферного воздуха поверхностных вод, почв и радиоактивного загрязнения окружающей среды. На него возложено методологическое и методическое руково­дство этими работами, а также составление планово-картографических материалов о радиоактивном загрязнении респуб­лики.

Рассмотрим основную деятельность РКЦМ:

Наблюдение за загрязнением атмосферного воздуха. Монито­ринг за состоянием атмосферного воздуха в системе Гидрометео­службы проводится с 1965 г. В настоящее время он организован на стационарных постах в 16 городах республики. На стационарных по­стах отбор проб производится ежесуточно 3 или 4 раза в день на ос­новные загрязнители (пыль, диоксид серы, оксид углерода, диоксид азота) и специфические загрязняющие вещества, перечень которых устанавливается на основании данных о составе и количестве выбро­сов вредных веществ но каждому городу. Кроме этого, производятся' экспедиционные наблюдения за уровнем загрязнения атмосферного' воздуха в некоторых крупных промышленных центрах республики. Есть еще две стационарные станции наблюдений: в Высоком - транс-1 граничные переносы и в Березинском заповеднике - фоновые наблю- дения.

2. Наблюдения за состоянием поверхностных вод. Регулярными' наблюдениями охвачена 61 река, 13 озер, 8 водохранилищ. Часть вод­ных объектов обследуется экспедиционным путем. Вся сеть монито­ринга поверхностных вод включает 175 створов в 108 пунктах.

Периодичность контроля зависит от категории пункта наблюдения. Большинство водотоков Беларуси отнесены к 3 категории качества вод (умеренно загрязненные). Отбор проб на пунктах 3 категории проводится ежемесячно, на пунктах 4 категории от 7 (водотоки) до 4 (водоемы) раз в год. Два створа на реках Днепр и Свислочь (ниже Мо­гилева и Минска) переведены на еженедельный отбор проб.

Визуальные наблюдения за состоянием водных объектов осущест­вляются на гидрологических постах ежедневно. Контроль качества поверхностных вод проводится по гидрохимическим и гидробиологи­ческим показателям в соответствии с утвержденными стандартами. Гидрохимические наблюдения ведутся с 1947 г. В настоящее время гидрохимический анализ включает до 60 показателей, характеризую­щих как естественный состав поверхностных вод, так и специфиче­ские загрязняющие вещества. Комплексная оценка состояния водных объектов осуществляется посредством гидробиологических наблюде­ний на основе анализа основных сообществ природных вод - зообен-тоса, зоопланктона, фитопланктона и фитоперифитона. Гидробиоло­гические наблюдения на сети мониторинга поверхностных вод начаты в 1974 году, в настоящее время охватывают практически все пункты контроля на водных объектах республики. Гидробиологический ана­лиз ведется на 74 водных объектах (95 пунктов, 139 створов).

3. Наблюдения за загрязнением почв. Определяются остаточные ко­личества пестицидов в почвах сельскохозяйственных угодий. Анализ накопления пестицидов проводится два раза в год с определением

10-12 ингредиентов на 90 полях сельхозугодий в 29 районах рес­публики. В рамках глобального мониторинга на 100 пунктах, распо­ложенных равномерно на территории республики, проводится отбор проб 1 раз в год и анализируется 1-2 ингредиента. Кроме этого, про­водятся экспедиционные наблюдения.

Определяют содержание техногенных загрязнителей в почве горо­дов, промышленных зон и возле основных автомагистралей. Это пре­жде всего тяжелые металлы Fe, Cd, Zn, Pb, Cu, Ni, Mn, сульфатный ион SO4 Контролируют также величину рН. Мониторинг тяжелых ме­таллов в республике проводится с начала 60-х годов. В настоящее время мониторинг загрязнения почв тяжелыми металлами и другими техногенными токсикантами осуществляется на территории 40 крупных и средних городов республики. Получаемые с периодичностью раз в 4 года результаты используются для составления карт распределения загрязняющих веществ в городских почвах, оценки их состоя­ния и пригодности для производства сельскохозяйственной продукции.

4. Оперативное выявление факторов и причин экстремально высо­кого, аварийного загрязнения природной среды.

5. Мониторинг радиоактивного загрязнения природной среды. До Чернобыльской катастрофы в бывшем СССР радиационный монито­ринг близко примыкал к мониторингу на фоновом уровне. Осуществ­лялись регулярные, но не частые определения «запасов» долгоживу-щих радионуклидов, таких как цезий и стронций, а также мощность дозы у поверхности земли за счет естественной радиоактивности и глобальных выпадений искусственных радиоактивных изотопов. Раз в несколько лет осуществлялись самолетные гамма-съемки территории бывшего СССР. Согласно результатам гамма-съемки 1977 г., на тер­ритории СССР средняя концентрация l37Cs составила 92 мКи/км2. Для сравнения: после аварии 23 % территории Беларуси загрязнено 137Cs плотностью свыше 1 Ku/км", а в отдельных местах плотность загряз­нения превышает 100 Ku/км".

После аварии на ЧАЭС радиационный мониторинг является наибо­лее актуальной подсистемой экологического мониторинга во всей Ев­ропе и в нашей республике в частности.

В соответствии с законом РБ «О правовом режиме территорий, подвергшихся радиоактивному загрязнению в результате катастрофы на ЧАЭС», Госкомгидромет осуществляет общую оценку радиацион­ной обстановки на территории республики. ЦРКМ Госкомгидромета является головной организацией по радиационному мониторингу поч­вы, воздуха, поверхностных вод и населенных пунктов. Структура системы мониторинга радиационного загрязнения природной среды Беларуси представлена на рис. 6.

Воздух. Наблюдения за радиоактивным загрязнением воздуха в Бе­ларуси проводятся с 1963 г. Масштабы и интенсивность этих наблюдений, естественно, существенно изменились после Чернобыльской аварии.

В настоящее время на 55 станциях ежедневно раз в сутки измеряет­ся мощность экспозиционной дозы (МЭД) гамма-излучения. Измере­ние МЭД в 100-км зоне влияния АЭС проводят через каждые 3 часа (т. е. 8 раз в сутки). На 25 станциях, расположенных по всей терри­тории республики, ежедневно 1 раз в сутки контролируется суммар­ная бета-активность и йод-131 в выпадениях из приземного слоя атмо­сферы (метод горизонтальных планшет) и 1 раз в месяц контролиру­ются гамма-излучающие радионуклиды и стронций-90. В шести горо­дах республики (Минск, Могилев, Гомель, Брест, Мозырь и Пинск) ежедневно с использованием фильтровентиляционных установок (2 раза в сутки - экспозиция 12 часов) измеряется суммарная бета-активность и йод-131 в аэрозолях воздуха, кроме того, 1 раз в месяц измеряются гамма-излучающие радионуклиды и стронций-90.

Поверхностные воды. Систематические наблюдения за радиоак­тивным загрязнением поверхностных вод и донных отложений ведут­ся на пяти основных реках республики (Днепр, Сож, Припять, Ипуть, Бесядь), протекающих по загрязненной территории.

Начиная с 1986 г., проводится ежемесячный контроль на основе стационарной сети за содержанием радионуклидов, а именно суммар­ной бета-активности, цезия-137 и стронция-90 в поверхностных водах. Пробы воды отбираются с одновременным измерением расходов. Го­ловная организация ЦРКМ Госкомгидромета, соисполнители - Белги-проводхоз, Беларусьгеология.

Почвы. Начиная с 1986 г., было проведено радиационное обследо­вание всей территории республики, включая территорию населенных пунктов, сельскохозяйственных и лесных угодий с участием НАН Бе­ларуси, Минсельхозпрода, Минлесхоза и других организаций, мини­стерств и ведомств.

В течение 1990-1993 гг. было проведено подворное обследование населенных пунктов, находящихся в зоне загрязнения почвы цезием-137 от 1 до 15 Ku/км2 и в населенных пунктах пограничных с ними зон.

Начиная с 1992 г., центр радиационного контроля и мониторинга проводит радиоэкологический мониторинг почвы на репернои сети, которая включает в себя 18 ландшафтно-геохимических полигонов и 181 реперную площадку. Изучение и прогноз вертикальной и гори­зонтальной миграции радионуклидов проводится на ландшафтно-геохимических полигонах с различными типами и разновидностями почв в различных радиоэкологических и физико-географических ус­ловиях. На полигонах изучаются процессы миграции радионуклидов ' цезия-137, стронция-90, плутония и америция с целью прогнозирова­ния потенциальной возможности загрязнения грунтовых вод, сниже­ния мощности экспозиционной дозы гамма-излучения и самоочище­ния корнеобитаемого слоя почвы.

Наблюдения за радиоактивным загрязнением объектов жилищно-коммунального хозяйства проводятся Министерством жилищно-коммунального хозяйства. Радиационно-экологический мониторинг питьевой воды организован из 1799 скважин и 1435 колодцев шахтно­го типа, сточных вод и их осадков на 48 очистных сооружениях и 229 канализационно-насосных станциях; радиационному контролю подвергается 40 полигонов для захоронения коммунально-бытовых отходов, 2660 га парков, скверов в городских поселениях и другие объекты жилищно-коммунального и водопроводно-канализационного хозяйства.

В рамках межведомственных и межгосударственных соглашений о радиационном мониторинге проводится обмен информацией как в рамках республиканских ведомств, так и между странами СНГ и Ев­ропы (в первую очередь с Польшей).

Обмен информацией между организациями-исполнителями осуще­ствляется в необходимом объеме по взаимному согласованию.

Обобщенные данные наблюдений в соответствии с заключенными соглашениями о взаимном- обмене информацией используются для подготовки международных ежегодников.

ТЕМА: ПРИНЦИПЫ И МЕТОДЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО НОРМИРОВАНИЯ

Вопросы

1. Задачи и принципы экологического нормирования
2. Основные нормативные требования к природным средам
3. Экологическая стандартизация в Беларуси
4. Математическое моделирование как средство выработки допустимой экологической нагрузки
5. Оценка риска

Существует три подхода к нормированию антропогенных нагрузок: экологическое (глобальный подход), санитарно-гигиеническое (уста­навливает нагрузки на человека), производственно-хозяйственное (ус­танавливает нормативы, производные от санитарно-гигиенических и экологических).

Экологическое нормирование определяет научно обоснованные нормы допустимых нагрузок на популяцию, сообщество, экосистему, регион и устанавливает границы антропогенного воздействия на ок­ружающую среду. Экологическое нормирование принципиально от­личается от санитарно-гигиенического нормирования. Во-первых, са­нитарно-гигиенический подход предусматривает очень жесткий кри­терий - отсутствие в настоящем и будущем каких-либо отклонений состояния человека от нормы и предусматривает обязательную защи­ту и безопасность каждого человека. С точки же зрения защиты эко­систем, потеря отдельной особи не является опасной при условии со­хранения стабильности системы, ее разнообразия, продуктивности. Во-вторых, санитарно-гигиенические нормативы устанавливаются по человеку и далеко не всегда и не в равной мере обеспечивают защиту других объектов живой природы - организмов, популяций, экосистем. Например, атмосфера загрязнена двуокисью серы. В условиях дли­тельного воздействия этого широко распространенного токсиканта при его концентрациях в воздухе, не превышающих ПДК для челове­ка, происходит повреждение таких чувствительных к загрязнению объектов, как лишайники и хвойные деревья. Некоторые почвенные организмы при определенных уровнях загрязнения нефтью или тяже­лыми металлами могут сильно пострадать, в то время как сельскохо­зяйственная продукция (молоко, мясо, зерно, овощи и др.) по сани­тарным нормам вполне пригодны для потребления человеком.

Подавляющее большинство ПДК, которыми оперируют в природо­охранной деятельности, - это санитарно-гигиенические нормативы.

Работа по экологическому нормированию включает следующие этапы:

1. оценка реального качества среды и определение требований к
   нему, исходя из категории, к которой относится конкретная экосистема (заповедная, урбанизированная и др.);
2. определение степени устойчивости и экологического резерва системы;
3. выработка нормативов допустимых воздействий и нагрузок на систему.

Суть первых двух этапов изложена в предыдущей главе. Рассмот­рим заключительный этап процесса экологического нормирования.

Основным нормативом, регламентирующим уровень антропоген­ного воздействия, является показатель предельно допустимых концен­траций загрязняющих веществ в природных средах (ПДК). Сущест­вуют также стандарты интенсивности шумового загрязнения, вибра­ции, электромагнитных полей и радиоактивности.

Остановимся подробнее на основном нормативе - ПДК. Это верх­ний предел концентраций загрязняющих веществ в среде, которые при постоянном контакте или при длительном воздействии не приводят к отклонению от нормы как в настоящем, так и в будущем.

Выражается ПДК в единицах массы на единицу объема воздуха, воды или на еди­ницу массы почвы или грунтов другой природы.

В качестве нормати­вов применяют также ориентировочные безопасные уровни воздейст­вия (ОБУВ), ориентировочные допустимые концентрации (ОДК) и временно допустимые концентрации (ВДК).

Эти показатели следует рассматривать как приближенные, временные, которыми обычно пользуются до установления ПДК.

Система санитарно-гигиенических норм ПДК загрязняющих ве­ществ в природных средах разработана давно. Установление же ПДК при воздействии загрязняющих веществ на популяции и экосистемы начато сравнительно недавно. Так, установлены ПДК для рыбохозяйственных водоемов для популяций рыб, имеющих промысловое зна­чение. Совсем недавно приступили к нормированию воздействия на лесные экосистемы.

Существует два основных метода определения ПДК:

• эксперимен­тальный
• расчетный.

Экспериментальный метод используют в ос­новном для установления санитарно-гигиенических норм ПДК. Устанавливаются санитарно-гигиенические нормативы на основе стандар­тизированных исследований и обследований органами Минздрава, ут­верждаются на различных уровнях и возводятся в ранг закона. В Рес­публике Беларусь санитарно-гигиенические нормативы утверждаются совместно Министерством природных ресурсов и охраны окружаю­щей среды и органами санитарного надзора Минздрава.

ПДК устанав­ливаются по принципу тестирования на подопытных животных в хро­ническом эксперименте. Определяются пороговые концентрации, а также летальные концентрации или дозы (ЛК₅₀ или ЛД₅₀), при кото­рых наблюдается гибель половины подопытных животных. Устанав­ливается ряд других токсикологических характеристик. Эти данные необходимы для определения класса опасности вещества, используе­мого при обосновании системы профилактических мероприятий.

Расчетный способ применяют для определения ОБУВ, ОДК, ВДК. Предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ для по­пуляций, экосистем определяют, как правило, также расчетным путем на основании построения математических моделей различного типа.

Нормативы качества окружающей среды включают в себя три по­казателя:

1. медицинский - пороговый уровень угрозы здоровью человека;
2. экономический - способность экономики обеспечить выполне­ние установленных пределов воздействия на человека и среду его обитания;
3. научно-технический - уровень научного обоснования пределов воздействия и способность техническими средствами контролиро­вать соблюдение этих пределов по всем параметрам.

Очевидно, что чем выше экономический и научно-технический уровень развития общества, тем больше существующие нормативы качества окружающей среды соответствуют потребностям человека.

В основу выработки экологических норм положены следующие фундаментальные принципы:

---- Экологические нормы не могут быть едиными для экосистем различных категорий (уникальных, заповедных, урбанизированных и др.). Этот принцип вытекает из различных требований к качеству сре­ды в уникальных, урбанизированных и других экосистемах.

---- Экологические нормы должны разрабатываться с учетом структурно-функциональных особенностей конкретных экосистем, регионов. Это объясняется тем, что судьба загрязняющих веществ в значительной степени определяется особенностями экосистемы (как биотической, так и абиотической составляющей ее), в которую они попадают. Поэтому особенно большое значение в экологическом нор­мировании приобретает комплекс работ по изучению характера и за­кономерностей распространения, накопления, деструкции, биоакку­муляции и трофических превращений загрязняющих веществ, их трансформации в экосистемах, перехода из одной среды в другую, из одного блока экосистемы в другой. Необходимо установить, сущест­вуют ли критические звенья в экосистеме. Например, ассимиляцион­ная емкость водной среды по отношению к различным загрязняющим веществам очень сильно зависит от самоочистительного потенциала экосистемы, в основе которого лежат процессы продукции, деструк­ции, минерализации, биоседиметации и др. От интенсивности этих процессов зависит величина допустимой антропогенной нагрузки на систему, что должно учитываться при экологическом нормировании. Важную роль также играет степень проточиости, морфометрические и гидрологические характеристики.

---- Экологическое нормирование для популяций и экосистем должно проводиться с учетом множественных путей воздействия загряз­няющих веществ. Это означает, что при экологическом нормировании должны учитываться эффекты химического и биологического накоп­ления вредных веществ в недопустимо высоких концентрациях в ре­зультате их перехода в другие среды, например, из воздуха в воду, из воды в биоту и т. д. Также должно учитываться накопление поллютантов в пищевых цепях, превращение при миграции в более токсич­ные формы.

Имеющиеся в настоящее время санитарно-гигиенические нормы определяют предельно допустимые для человека концентрации вред­ных веществ в конкретной среде: атмосферном воздухе, питьевой во­де, почве. В этих нормах перечисленные эффекты не учитываются или учитываются только частично.

Возможна следующая ситуация. При выбросе загрязняющих ве­ществ из достаточно высоких источников (высокие трубы) их концен­траций в результате рассеяния быстро достигают в приземном слое воздуха существующих допустимых норм. Однако в дальнейшем, в результате химических превращений и накопления (после осаждения на растительность, почву или вымывания в реки и озера), их относи­тельная токсичность и потенциальная опасность для многих организ­мов и человека возрастают. В таких случаях необходимо определение конечного распределения поллютантов между различными средами и определение критической, или, как чаще ее называют, лимитирующей среды, откуда поступление их в организм человека, животных и рас­тений сопровождается наибольшим вредным эффектом. Указанное распределение зависит, с одной стороны, от физико-химических ха­рактеристик поллютантов, а с другой - от климатических, физико-географических и других местных условий, а также от конкретных особенностей природных сред.

Рассмотрим конкретные примеры. Наглядно иллюстрируют необ­ходимость учета множественных путей воздействия поллютанта слу­чаи с загрязнением среды двуокисью серы, соединениями ртути и пес­тицидами. Все эти вещества опасны, широко распространены и харак­теризуются множественными путями воздействия на человека и биоту. Кроме того, эти антропогенные загрязнители существенно разли­чаются по «времени жизни» в природной среде.

Пример 1. Атмосфера загрязнена двуокисью серы (SО₂). Это «ко-роткоживущий» загрязнитель. «Время жизни» в атмосфере из-за хи­мических превращений составляет всего порядка нескольких часов. В связи с этим возможность загрязнения и опасность воздействия непо­средственно двуокисью серы носят, как правило, локальный характер. Кроме химического превращения, S0₂ выводится из атмосферы в ре­зультате вымывания осадками и абсорбции подстилающей поверхно­стью. Однако главный путь выведения - химические превращения. Двуокись серы легко окисляется до серного ангидрида (S0₃). В жид­кой фазе это приводит к образованию серной кислоты (H₂S0₄). Реак­ция окисления S0₂ идет чрезвычайно быстро. В только что выпавших осадках соединения серы в основном представлены серной кислотой или ее солями, образующимися при химических реакциях различных примесей с серной кислотой. Сульфаты являются устойчивыми со­единениями. После испарения капель в атмосфере сохраняются аэро­зольные частицы, состоящие из сульфатов. Эти частицы выводятся из атмосферы путем вымывания и осаждения (мокрое и сухое осаж­дение).

Все перечисленные соединения серы токсичны. Двуокись серы уг­нетает рост растений, вызывает заболевания органов дыхания челове­ка и животных. Влияние на органы дыхания человека проявляется при хроническом воздействии концентраций 100 мкг/м³. Очень чувстви­тельны к воздействию S0₂ мхи и лишайники, поражение хвои сосен начинается уже при концентрации 20 мкг/ м³, листвы деревьев лист­венных пород - при концентрации 100 мкг/м³. Однако гораздо сильнее действуют продукты превращения двуокиси серы (в данном случае она выступает как триггер). Действие сульфатов начинает проявляться при концентрации 6 мкг/м³, а при концентрации 10-12 мкг/м³ наблю­дается повышение респираторных заболеваний у человека до 30 %.

Кроме перечисленных прямых эффектов на животных и раститель­ность, необходимо подчеркнуть серьезные негативные эффекты, к ко­торым приводит воздействие серной кислоты, - это закисление почв и воды пресных водоемов, ускорение коррозионных процессов метал­локонструкций, разрушение конструкций из известняка. Закисление почв и воды водоемов также отрицательно влияет на растительный и животный мир. Так, в результате дальнего переноса соединений серы многие реки и озера Норвегии и Швеции к настоящему времени поте­ряли рыбопромысловое значение. При закислении озер бурно разви­ваются зеленые нитчатые водоросли. Плодородие почв при закисле­нии резко снижается. Особенно сильно этот эффект проявляется в зо­нах кислых почв. Таким образом, действие соединений серы весьма многогранно и достаточно токсично. Из вышеизложенного очевидно, что проблема, возникающая в результате эмиссии двуокиси серы в атмосферу, является комплексной, и нормирование выбросов двуоки­си серы и ее содержания в атмосфере необходимо проводить с учетом всех описанных эффектов. Недостаточно разрабатывать нормирова­ние S0₂ исходя лишь из санитарно-гигиенических норм предельно допустимых концентраций S0₂ в атмосфере.

Пример 2. Эмиссия в атмосферу соединений ртути. Это пример с «долгоживущим» поллютантом. Именно на этом примере особенно ярко видно, как при выбросах в одну среду (атмосферу) лимитирую­щей является другая среда (поверхностные воды). При миграции и трансформации в водной среде ртуть накапливается в виде высоко­токсичных органических соединений в гидробионтах, причем коэф­фициент накопления может быть весьма высоким. Даже очень не­большие количества ртути в форме органических соединений приво­дят к уменьшению фотосинтеза фитопланктона. В Японии известны случаи отравления людей при употреблении в пищу рыбы и других морепродуктов. В литературе есть сведения, что выброс ртути, приво­дящий повсеместно в большом регионе к концентрациям, соответст­вующим ПДК, ртути в атмосфере, в воде пресноводных водоемов соз­дает концентрации, в 30 раз превышающие предельные значения, обеспечивающие безопасность потребления рыбы в пищу. Важно от­метить, что в связи с очень протяженным по времени периодом перехода ртути из почвы в водоемы (сотни лет) наблюдается большая инерционность нарастания концентраций ртути в воде этих водоемов (даже после прекращения выбросов в атмосферу) и затем очень мед­ленный спад (особенно в малопроточных водоемах).

Пример 3. Пестициды. Опасность пестицидов обусловлена как их прямым токсичным и генетическим действием, так и вторичным эф­фектом, связанным с нарушением биологического равновесия в эко­системах. Этот эффект особенно выражен для устойчивых пестицидов (в основном хлорорганических соединений), которые накапливаются в органах животных, завершающих трофические цепи, даже при весьма небольшом содержании этих веществ в природных средах, что уже привело к гибели и деградации некоторых популяций. Задача заклю­чается- в определении конечного распределения пестицидов между различными средами и определении критической среды, откуда по­ступление их в организмы человека, животных и растений сопровож­дается наибольшим вредным эффектом. Судьба внесенных в почву пестицидов сильно зависит от физико-географических и других мест­ных условий. Это хорошо видно на примере отдельных районов Сред­ней Азии, где широко применяли пестициды, а местные условия спо­собствовали их распространению и перераспределению.

Множественность путей воздействия загрязняющих веществ иллю­стрирует рис. 2.

Рис. 2. Схема распространения загрязнений в природных средах и б йоте (по: Ю. А. Израэль, 1984)

Экологическое нормирование должно учитывать эффект сум­марных вредных воздействий. Как правило, на организм или экосисте­му воздействует не один какой-либо загрязнитель. Чаше всего в среде
(воздушной, водной, в почве) одновременно присутствует несколько
загрязнителей, некоторые из них могут оказывать сходное неблагоприятное воздействие. В этом случае говорят об эффекте суммации
вредного действия. Существуют специальные перечни веществ, для
которых необходим учет эффекта суммации.

Рассмотрим следующий простой пример. Согласно общему прави­лу, С/ПДК < 1,

где С - фактическая, а ПДК - предельно допустимая концентрация поллютанта в воздухе.

Допустим, что в воздухе одно­временно присутствуют пары фенола и ацетона, для которых известен эффект суммации. Концентрации их составляют: Са„ет. = 0,345 мг/м³; Сфен, = 0,009 мг/м³; соответствующие ПДК равны 0,35 и 0,01 мг/м³. Та­ким образом, оба вещества присутствуют в концентрациях, сущест­венно меньших, чем установленные для них ПДК. В каждом отдель­ном случае отношение фактической концентрации к предельно допус­тимой меньше единицы. Однако эти вещества обладают эффектом суммации, и их суммарная концентрация (0,345+0,009 = 0,354) выше, чем любая из ПДК, установленных для каждого вещества в отдельно­сти. Следовательно, загрязнение воздуха превышает допустимое.

Если в воздухе присутствует несколько веществ, обладающих эф­фектом суммации, то качество воздуха будет соответствовать уста­новленным нормативам при условии, что:

С/ПДК, + С/ПДК, +... + Сп/ПДКп < 1,

где С, С, •••, С - концентрации вредных веществ, обладающих эф­фектом суммации. Это означает, что в воздухе сумма отношений фак­тических концентраций к ПДК веществ, обладающих эффектом сум­мации, не должна превышать 1.

Особое внимание при экологическом нормировании должно уделяться устойчивым загрязнителям, обладающим эффектом кумуляции. Отдельные устойчивые загрязнители представляют особую опасность из-за накопления их в пищевых цепях, что может привести к
вредному воздействию на высоких трофических уровнях. К таким веществам относятся хлорорганические соединения, среди которых -
печально известный пестицид ДДТ, вещества, входящие в состав не­
которых смазочных материалов, гидравлических жидкостей, синтетических смол и других широко применяемых материалов. Кумулятивным эффектом обладают также некоторые тяжелые металлы (напри­мер, ртуть, свинец), радионуклиды.

В качестве примера можно привести кумуляцию ДДТ по пищевым цепям в водной среде. При концентрации ДДТ в воде 0,0000003 мкг/л содержание его в фитопланктоне составляет 0,04, в зоопланктоне -0,20, в мелкой рыбе - 2,00, а в рыбоядных птицах - 20,00 мкг/кг. Ак­тивно накапливаются на верхних уровнях пищевых цепей и поли-хлорбифенилы (ПХБ). ПХБ входят в состав смазочных материалов, синтетических смол, гидравлических жидкостей и попадают в окру­жающую среду при их сбросе на свалки и неполном сгорании. Рано или поздно ПХБ попадают в водную среду, где они обладают высокой миграционной активностью. Коэффициенты накопления ПХБ водны­ми беспозвоночными и рыбами достигают 10³ – 10⁵ (по сравнению с содержанием в водной среде), птицами и млекопитающими, связан­ными с водной средой, - 10⁷-10⁸. Показателен также пример кумуля­ции по пищевым цепям радиоизотопа цезия. Коэффициент накопле­ния ¹³⁷ Cs в хищной рыбе достигает 10⁵.

Санитарно-гигиенические нормы в. их современном виде право­мерны главным образом для условий городов, населенных пунктов, мест водопользования, т. е. для тех объектов, в которых вторичные природные процессы являются несущественными. При оценке воз­действия вредных веществ на экосистемы оказывается, что именно эти, не имеющие большого значения для санитарно-гигиенического нормирования «вторичные» эффекты, приобретают важную, а зачас­тую и решающую роль. Нередко определяющей является не первона­чальная концентрация вредных веществ в какой-либо среде, а их на­копление и трансформация в критических звеньях экосистемы или в лимитирующих средах, в результате чего наблюдаются иные концен­трации и вторичные продукты с иными токсичными свойствами.

Для выработки допустимых экологических нагрузок, разработки систем мониторинга необходимо использовать модели с учетом ско­рости переноса, разложения, биоаккумуляции и химических превра­щений. В эти модели должны включаться источники загрязнений, пу­ти перемещения и влияния загрязнителей в региональных и глобаль­ных масштабах.

Таким образом, только изучение судьбы загрязняющего вещества от источника его выброса (через процессы его физических, химиче­ских и биологических превращений и взаимодействий с другими раз­нообразными факторами окружающей среды) до попадания в живой

организм и воздействия на него может обеспечить разработку научно обоснованных экологических норм допустимых воздействий на жи­вую составляющую биосферы, экосистемы в целом.

Среди свойств, учитываемых в рейтинге и нормировании загрязни­телей (поллютантов), решающее значение имеют следующие показа­тели:

1. Синергизм - способность усиливать эффект при совместном дей­ствии различных загрязнителей. Так, известно немало случаев, когда
воздействие загрязняющего вещества в пределах научно обоснованных и официально утвержденных норм приводило к серьезным отри­цательным последствиям. По-видимому, проявляются совместные
эффекты поллютной среды, долгодействия, генетических особенно­
стей и иммунного статуса населения. Немаловажное значение имеют
и культурно-бытовые традиции населения.

2. Триггерность - способность запускать цепные процессы, результаты которых несопоставимы по масштабам с начальным воздействием. Так, парниковый эффект СО₂ привлекает внимание главным образом как триггер процессов, которые могут привести к неблагоприятному перераспределению атмосферных осадков и повышению уровня

мирового океана.

3. Устойчивость - способность долгое время сохраняться (накап­ливаться) в среде воздействия. Этот параметр имеет решающее значе­ние в первую очередь для пестицидов, среди которых предпочтение отдается менее устойчивым разновидностям.

4. Ксенность - чужеродность загрязнителя по отношению к среде, в которую он попадает. Этот параметр в значительной степени опре­деляет характер взаимодействия между загрязнителем и экосистемой. Чем выше ксенность, тем более вероятно отрицательное воздействие.