5.3. Эффект суммации и его учет при нормировании загрязнения

В реальных условиях производства в выбросах и сбросах предприятий (а значит, в воздухе и воде) присутствует не одно, а несколько различных загрязняющих веществ. В воздухе населенного пункта, например, могут содержаться вещества от разных предприятий, тепловых станций, транспорта. Многие из этих веществ обладают сходным токсическим действием на организм человека, а значит, в подобных случаях суммарная концентрация таких веществ может превышать предельно допустимую для каждого в отдельности. Кроме того, ряд веществ обладают синэнергетическим эффектом, т.е. токсичность одного в присутствии другого усиливается.

Это явление называют эффектом суммации вредного воздействия, и его необходимо учитывать при нормировании как содержания, так и поступления загрязняющих веществ в окружающую среду. Эффект суммации проявляют, в частности: фенол и ацетон; озон, диоксид азота и формальдегид; аммиак и диоксиды серы и азота и др. Рассмотрим следующий простой пример. Допустим, что в воздухе одновременно присутствуют фенол и ацетон в концентрациях соответственно 0,009 и 0,345 мг/м³. Соответствующие им ПДК составляют 0,01 и 0,35 мг/м³. Таким образом, каждое из этих веществ присутствует в воздухе в неопасной концентрации - меньшей, чем его ПДК . Но их суммарная концентрация составляет 0,009 + 0,345 = 0,354 мг/м³, т.е. превышает ПДК для каждого из них в отдельности, а следовательно и уровень загрязнения воздуха превышает допустимый. Таким образом, если в воздухе присутствует несколько веществ, обладающих эффектом суммации, то качество воздуха будет соответствовать установленным нормативам при условии, если

,

где С₁, С₂ , С_п - концентрации вредных веществ, обладающих эффектом суммации; ПДК₁, ПДК₂…., ПДК_п - соответствующие им предельно допустимые концентрации.

Приведенная формула означает, что сумма отношений концентраций вредных веществ, склонных к эффекту суммации, к соответсвующим им ПДК не должна превышать единицы.

Это же правило действует для водных объектов, но если в воздухе учитывается сходное токсическое действие разных веществ, то в воде - сходный лимитирующий показатель вредности. Например, органолептическими свойствами обладают инсектицидный препарат антио (ПДК= 0,04 мг/л), дибутиламин (ПДК = 0,1 мг/л), поверхностно-активные вещества (ПДК = 0,1 мг/л). При их одновременном присутствии в воде суммарная концентрация может оказаться выше, чем любая из трех названных ПДК, хотя для каждого в отдельности С < ПДК. В этих случаях используют ту же формулу, но значения С₁, С₂, ...., С_п и соответствующие им ПДК характеризуют вещества, обладающие одинаковым лимитирующим показателем вредности.

Эффект суммации вредного действия веществ в почве не определяется, но поскольку присутствующие в ней вещества могут проникать в воздушный бассейн и в воду, он учитывается, исходя из значений ПДК для воды и воздуха.

6. Экологический мониторинг

Для того чтобы разумно управлять природопользованием, не допуская или своевременно предупреждая нежелательные отклонения качества среды, необходимо наряду с получением соответствующей информации располагать данными о том, какая именно среда является оптимальной для полного благополучия общества. Понятно, что "оптимальность" оценивается по совокупности конкретных показателей. Должны быть установлены предельно допустимые нагрузки на окружающую среду, превышение которых может привести к ее ухудшению, а следовательно, и к ущербу для самого человека.

Исходным понятием в этой сложной работе является упомянутое ранее необходимое и достаточное качество среды, т.е. такая совокупность ее параметров, которая всецело удовлетворяет как экологической нише человека, так и научно-техническому прогрессу общества.

Критериями качества среды могут быть высокая биологическая продуктив­ность, оптимальное соотношение видов и биомасса популяций, находящихся на разных трофических уровнях и др.

Качество среды может быть выражено в абсолютных или условных единицах (баллах), характеризующих каждый из критериев или параметров. Суммарное значение этих баллов и дает оценку состояния среды в данном районе. Так, в США с 1969 года существует подобный балльный показатель, именуемый индексом качества природной среды. Его максимальное значение (для лучших условий) составляет 700 баллов. Он определяется по результатам балльной оценки состояния воды, воздуха, природных ресурсов и пр. Известно, что этот индекс снизился с 406 баллов в 1969 году до 343 - в 1977 году. Балльная оценка дает возможность ежегодно устанавливать, за счет какого именно фактора или за счет ухудшения состояния какого ресурса происходит снижение индекса. Разумеется, при этом необходимо также тщательное наблюдение за качеством среды с получением соответствующей оценочной информации.

Для того чтобы получить информацию об изменениях в экологической системе и вовремя отреагировать на эти изменения принятием и реализацией соответствующих решений, необходимо иметь "точку отсчета", т.е. некоторое определенное значение того или иного показателя данного качества, которое называют фоновым, не подвергавшимся ранее локальным антропогенным воздействиям. Параметры такого фонового состояния меняются под влиянием деятельности человека, причем существуют некоторые критические уровни качества среды (минимальный и максимальный), в преде­лах которых посторонние воздействия не должны выводить данную систему из состояния устойчивости, ибо иначе в ней могут произойти необратимые изменения. Следовательно, воздействия на экосистему также должны иметь некоторые предельно допустимые минимум и максимум.

Осуществляемый в этой связи поиск критических или наиболее чувствительных звеньев в экосистемах, которые наиболее быстро и точно характеризуют их состояние, носит название экологического мониторинга.

Мониторинг - это комплексная система наблюдений, оценки и прогноза изменения состояния окружающей среды под влиянием антропогенных факторов. Термин "мониторинг" образован от латинского слова "монитор" - наблюдающий, предостерегающий. Этот термин появился перед проведением Стокгольмской конференции ООН по окружающей среде (июнь, 1972 г) в дополнение к понятию "контроль". Секретариат ООН по окружающей среде определил экологический мониторинг как систему повторных наблюдений элементов окружающей среды в пространстве и во времени с определенными целями в соответствии с заранее подготовленными программами.

Основными задачами мониторинга служат: наблюдение за состоянием биосферы, оценка и прогноз состояния природной среды, выявление факторов' и источников антропогенных воздействий на окружающую среду и др.

Объектами мониторинга могут быть природные, антропогенные и природноантропогенные экосистемы, Цель мониторинга - не пассивная констатация фактов. Он включает также проведение экспериментов, моделирование процессов в качестве основы прогнозирования.

Организация мониторинга должна решать как локальные задачи наблюдения за состоянием отдельных экосистем или их фрагментов (например, биоты), так и задачи планетного порядка, т.е. предусматривать систему глобального мониторинга (СГМ).

Базой СГМ является авиационная, космическая и вычислительная техника. Авиационные методы наблюдения за экосистемами начали применяться еще в 30-е гг., а с начала 70-х гг. в практику вошли космические методы. В настоящее время используют термин "аэрокосмические методы", обозначающие совокупность методов по дистанционной индикации экологических систем. Аэрокосмические методы применяются для инвентаризации и картографирования природных ресурсов, наблюдения за сезонными и многолетними изменениями природной среды, слежения за ее составом и состоянием, а также за последствиями воздействия хозяйственной деятельности человека. Широко известны дистанционная индикация растительности, аэрокосмическое излучение почв. Дистанционная, т.е. безконтактная, индикация включает также регистрацию электромагнитного поля экосистем с вышек, авиационных средств, пилотируемых и беспилотных спутников. Аэрокосмические методы, кроме прямых наблюдений и природных оценок, широко используют методы фотосъемки, причем картина изменений экосистем устанавливается путем сравнения фотоизображений. На снимках хорошо видны поля загрязнения воды нефтепродуктами, лесные и степные пожары, изменения загрязненности воды в местах крупных антропогенных воздействий, например при создании дамб.

Авиационные методы, включающие аэровизуальные наблюдения и аэрофотосъемку, позволяют подсчитывать численность некоторых видов животных в период миграций или скоплений на период линьки (лоси, северные олени, гренландский тюлень). Возможна также индикация воздействия животных на рельеф, изменение физического и химического состава почв.

Локальными задачами мониторинга могут быть, например, наблюдения и слежение за динамикой популяций вредных организмов, в частности насекомых на больших площадях (в пределах всего ареала того или иного вида), учет движения популяций охраняемых видов животных. Данный путь позволяет прогнозировать возможный ущерб лесными и поле­выми растениями от вредителей и болезней, а также сроки нанесения этого ущерба.

В зависимости от масштаба и объектов наблюдения различают следующие типы (виды) мониторинга: медико-биологический мониторинг - это мониторинг факторов, влияющих на здоровье человека; климатический мониторинг - это мониторинг факторов, связанных с состоянием климата; экологический мониторинг - с состоянием экосистемы; биологический; геофизический и т.д.

При организации мониторинга возникает необходимость решения нескольких задач разного уровня, поэтому предложено различать три ступени мониторинга (табл. 5.1).

Видно, что на первой ступени главное внимание уделяется наблюдению за состоянием окружающей среды с точки зрения ее влияния на здоровье населения. На второй ступени основным объектом наблюдений и контроля выступают природно-территориальные комплексы. Основная задача третьей ступени - наблюдения за глобальными параметрами окружающей среды с целью оценки последствий этих изменений для здоровья и деятельности людей.

Таблица 5.1. Система наземного мониторинга		окружающей среды
Ступени	Объекты мониторинга	Характеризуемые
мониторинга		показатели мониторинга
Биоэкологи-	Приземной слой воздуха	ПДК токсичных веществ
ческий	Поверхностные и грунтовые	Физические и
(санитарно-	воды, промышленные и	биологические
гигиенический)	бытовые стоки и различные	раздражители (шумы,
	выбросы	аллергены)
	Радиоактивные излучения	Предельная степень
		радиоизлучения
Геосистемный	Исчезающие виды животных	Попупяционное состояние
(природно-	и растений	видов
хозяйственный)	Природные экосистемы	Их структура и нарушения
	Агроэкосистемы	Урожайность
		сельскохозяйственных
		культур
	Лесные экосистемы	Продуктивность
		насаждений
	Атмосфера	Радиационный баланс,
		тепловой перегрев, состав
Биосферный		и запыление
(глобальный)	Гидросфера	Загрязнение рек и
		водоемов, водные
		бассейны, круговорот
		воды на
		континентах
	Растительный и почвенный	Глобальные
	покровы, животное	характеристики состояния
	население	почв, растительного
		покрова и животных.
		Глобальные круговороты и
		баланс СО2,О2 и других
		веществ

В целом экологический мониторинг представляет собой иерархически организованную систему наблюдений, слагающуюся из звеньев разного уровня:

• глобального (биосферного) мониторинга, осуществляемого на основе международного сотрудничества, которое в последние годы становится все более интенсивным ;

• национального мониторинга, осуществляемого в пределах государства, специально созданными органами:

• регионального мониторинга, осуществляемого в пределах крупных районов, интенсивно осваиваемых народным хозяйством, например в пределах геосистем, территориально-производственных комплексов;

• локального {биоэкологического) мониторинга, включающего слежение за изменениями качества среды в пределах населенных пунктов, промышленных центров, непосредственно на предприятиях.

Примером локального мониторинга является постоянная система наблюдений и контроля загрязнения воздуха в городах, на транспортных магистралях, осуществляемая при помощи стационарных, передвижных или подфакельных постов. Такая система существует в большинстве крупных городов нашей страны. Например, в городе с населением 300-500 тыс. человек должно быть не менее 5-7 стационарных станций, предназначенных для анализа состояния атмосферы и водных объектов, а в городе с населением свыше 1 млн. человек - 11 -24 таких станций.

К локальному мониторингу относится и деятельность санитарно- промышленных лабораторий на предприятиях. В задачи этих лабораторий входят, в частности, постоянные наблюдения за загрязнением воздуха в цехах и на промышленных площадках, воды в установленных створах водных объектов.

Для осуществления мероприятий по глобальному и Национальному мониторингу, т.е. для получения информации об изменениях качества среды, происходящих уже на биосферном уровне, необходима организация специальных служб. Базой такого мониторинга являются длительно действующие территориальные комплексы с минимальным или практически нулевым предшествующим антропогенным воздействием.

Иначе говоря, необходимо иметь места, где сохранился бы без некоторой фоновой уровень качества среды, в сравнении с которым устанавливалась бы и степень воздействия человека на биосферу.

Сеть биосферных заповедников (станций) должна быть составной частью систем национального мониторинга, т.е. службы наблюдения и контроля окружающей среды на территории страны. В задачу биосферных заповедников входит проведение постоянных наблюдений и определение фоновых параметров современного состояния биосферы, а также сопоставление их с изменением, вызываемыми антропоген­ным воздействием.

Вполне понятно, что каждый такой заповедник по уровню, объему проводимых в нем исследований, а также по степени оснащенности должен быть крупным научно-ис­следовательским учреждением. В то же время нельзя не учитывать, что создание такого учреждения уже само по себе невозможно без воздействия на окружающую Среду, поскольку возникают вопросы коммуникаций, энергоснабжения, бытового обеспечения и т.п.