355 Глава 18 ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Глава 18
ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
Оценка окружающей среды предполагает сравнение ее состояния с
определенными нормами. В качестве критериев могут выступать
показатели естественного ненарушенного состояния природных комплексов или фоновые параметры среды. Разрабатываются нормативные показатели, характеризующие меру воздействия человека
на природу.
Нормативные показатели устанавливаются на основе специальных исследований или в результате экспертных оценок. Поскольку
экономически, а нередко и технологически невыполнимо исключить
выбросы вредных веществ в атмосферу и водоемы, приходится вводить нормы предельно допустимых концентраций (ПДК) вредных веществ. Все существующие нормы ПДК представляют собой
компромисс между допустимым и реально существующим уровнем
загрязнения окружающей среды. В практике мониторинговых наблюдений используются две основные группы нормативных показателей: санитарно-гигиенические и экологические.
Удачный пример мультикритериальной оценки состояния территории представляет собой способ, основанный на теории информации. В рамках предлагаемого подхода экологическая ценность
понимается как отражение потенциальной полезности природного
объекта, а ее величина считается обратно пропорциональной встречаемости. Допускается, что оцениваемая территория обладает некоторой совокупностью свойств, вероятность наблюдения каждого
из которых равна:
p(i) = Nij /Nj,
где Nij – число объектов со свойством i, а Nj – общее число объектов
указанного класса.
Общая экологическая ценность ЭЦ n-й территории определяется как:
k
∑ log p(i).
ЭЦ n = −
i=1
355
18.1. САНИТАРНО-ГИГИЕНИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ
Санитарно-гигиенические показатели устанавливаются исходя
из требований экологической безопасности населения. К ним в первую очередь относятся ПДК загрязняющих веществ в воздухе, воде,
почвах и продуктах питания, а также нормы предельно допустимых выбросов (ПДВ) загрязняющих веществ в воздух и водоемы.
Насчитывается большое число нормативов допустимого содержания веществ различного происхождения. Только для ПДК химических веществ установлено в воде водоемов около 1500, в атмосферном воздухе – более 450, в почве – более 100. При наличии столь
внушительного числа показателей ПДК возникает необходимость
выделения перечня наиболее важных, подлежащих контролю в процессе мониторинга.
Во-первых, наблюдению должны подлежать вещества, выброс
и распространение которых имеет массовый характер. К ним относятся, например, диоксид серы, пыль, оксиды углерода – для атмосферы; нефтепродукты, фенолы, соединения тяжелых металлов – для
поверхностных вод; пестициды – для почв.
Во-вторых, наблюдения должны охватывать наиболее токсичные соединения, несмотря на то, что абсолютные значения ПДК для
них весьма низкие. В воздухе ПДК таких соединений не превышает
5 мкг/м3 (пятиокись ванадия, сернистый свинец, ацетофенон и др.); в
водоемах – 2 мкг/л (соли бериллия и ртути, фенол и др.).
Степень загрязнения окружающей среды принято оценивать по
кратности превышения ПДК и ПДВ, классу опасности (токсичности) веществ, допустимой повторяемости концентраций заданного
уровня, количеству химических элементов и соединений. В случае
одновременного присутствия нескольких загрязняющих веществ используются суммарные показатели. Так, при наличии веществ с одинаковой степенью вредности суммарный показатель загрязнения Сs
может быть определен по следующей формуле:
n
Сs =
∑ ПCДК ,
i
i=1
где Сi – фактическая концентрация i-го загрязнителя.
356
Следует иметь в виду, что санитарно-гигиенические показатели лишь частично отвечают своему назначению, так как ПДК территориально не дифференцированы, они не учитывают влияния реальной ландшафтной ситуации. Например, ртуть, попадая в воздух и
почвы в виде неорганических соединений, при небольших концентрациях может не представлять большой опасности. Однако в воде
она переходит в высокотоксичную метилированную форму, ядовитость которой в 30-100 раз больше.
Санитарно-гигиенические нормы, установленные исходя из влияния на организм человека, не учитывают реакции других организмов. Допустимое для человека загрязнение может привести к нарушению состояния многих видов растений и животных и экосистемы
в целом. Поэтому для оценки состояния природной среды наряду с
ПДК необходимо использовать и экологические критерии.
18.2. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ КРИТЕРИИ
Экологические критерии рассматриваются как мера антропогенного воздействия на экосистемы и ландшафты, при которой их
основные функционально-структурные характеристики (продуктивность, интенсивность биотического круговорота, видовое разнообразие, устойчивость и др.) не выходят за пределы естественных изменений. Выделяются две основные группы экологических показателей – покомпонентные и комплексные.
К первой группе относятся индикаторы состояния воздуха, вод,
почв и биогеоценотического покрова в целом. Особое место в этом
ряду занимают биоиндикаторы, по которым можно судить о состоянии окружающей среды. В качестве экологических показателей выступают жизненность и продуктивность вида или сообщества, видовое разнообразие, присутствие или отсутствие характерных видов и
др. По их колебанию можно с большой достоверностью установить
изменения природных комплексов под влиянием естественных и антропогенных факторов.
Ко второй группе экологических критериев относятся суммарные (интегральные) показатели, характеризующие природные системы в целом. Они могут быть получены на основе интеграции покомпонентных нормативов или путем нахождения интегральных ин357
дикаторов. Один из способов получения суммарного показателя (Хs)
представляет собой расчет по формуле:
1
Xs= n
n
∑x k ,
i i
i =1
где n – число покомпонентных нормативов; xi – норматив состояния
компонента (в относительных величинах); ki – весовой коэффициент
норматива.
Поиск интегральных показателей состояния окружающей среды – сложная и еще не решенная задача. К их числу можно отнести:
интенсивность биотического круговорота, определяемую как отношение массы ежегодной биологической продукции к общей массе;
естественную способность к самоочищению, обусловленную скоростью биотического круговорота; энергетико-вещественный баланс
природных систем и другие. Важным показателем состояния среды
является здоровье населения: динамика младенческой смертности,
врожденные аномалии развития новорожденных, заболеваемость
детей и взрослых и др.
18.3. ОЦЕНКА СТЕПЕНИ АНТРОПОГЕННЫХ ИЗМЕНЕНИЙ
ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ
Применение рассмотренных выше критериев дает возможность
оценить степень и направление изменения окружающей среды во
времени и в пространстве.
Временные (динамические) показатели характеризуют скорости нарастания неблагоприятных изменений. Выделяется четыре
динамических класса природных систем: 1) стабильные – скорость
увеличения площадей нарушенных земель менее 0,5 % в год; 2) умеренно динамичные – площади увеличиваются до 2 % в год (возможна полная смена биогеоценотического покрова за 50-100 лет); 3)
среднединамичные – до 2-3 % в год (возможна полная смена экосистем в течение 30-50 лет); 4) сильнодинамичные – более 4 % в
год (полная смена экосистем возможна за 25 лет).
Пространственные показатели характеризуют размеры ареалов, в пределах которых проявляются антропогенные нарушения природных комплексов. Вводится понятие предельно допустимой площади нарушения ландшафта (экосистемы), т.е. того предела, до
358
которого еще возможна регенерация природной системы; превышение допустимой площади нарушения ведет к разрушению структурно-функциональной целостности и преобразованию природной системы в новое состояние. Для разных ландшафтов и природных систем этот показатель существенно меняется.
При расчете показателей, используемых для оценки антропогенных изменений окружающей среды, необходимо учитывать естественную территориальную дифференциацию ландшафтов. Так, при
оценке загрязнения региона может быть введен параметр, учитывающий площади отдельных морфологических ПТК. В этом случае
средневзвешенный показатель загрязнения региона x вычисляется
по формуле:
n
x=
∑ m z / S,
i i
i −1
где mi – площадь i-го контура ПТК; zi – загрязнение i-го контура; S –
общая площадь региона.
Характеристика процессов экологической дестабилизации природной среды предполагает ранжирование нарушения экосистем по
глубине и необратимости. Особое внимание уделяется экстремальным состояниям, угрожающим жизни людей. В законе Российской
Федерации “Об охране окружающей природной среды”, статья 59,
пункт 1, 1992 г., дано определение:
Зона экологического бедствия – это территории
Российской Федерации, где в результате хозяйственной либо иной деятельности произошли глубокие
изменения окружающей природной среды, повлекшие за собой существенное ухудшение здоровья населения, нарушение природного равновесия, разрушение естественных экологических систем, деградацию флоры и фауны.
Рассмотрим три уровня экологических нарушений.
Зона экологического риска (Р) включает территории с заметным снижением продуктивности и устойчивости экосистем, максимумом нестабильности, ведущим в дальнейшем к спонтанной дег359
радации экосистем, но еще с обратимыми нарушениями экосистем,
предполагающими сокращение хозяйственного использования и планирование поверхностного улучшения. Деградация земель наблюдается на 5–20 % площади.
Зона экологического кризиса (К) включает территории с сильным снижением продуктивности и потерей устойчивости, трудно
обратимыми нарушениями экосистем, предполагающими лишь выборочное их хозяйственное использование и планирование глубокого
улучшения. Деградация земель наблюдается на 20-50 % площади.
Зона экологического бедствия – катастрофы (Б) включает
территории с полной потерей продуктивности, практически необратимыми нарушениями экосистем, полностью исключающими территорию из хозяйственного использования и требующими коренного
улучшения. Деградация земель превышает 50 % площади.
Названные уровни экологического нарушения определяются с
помощью ботанических, зоологических и почвенных критериев. Рассмотрим их на примере степной и полупустынной зон России.
Ботанические критерии имеют наибольшее значение, поскольку они не только чувствительны к изменениям окружающей
среды, но и наиболее физиономичны и наилучшим образом прослеживают зоны экологического нарушения по размерам в пространстве и по интенсивности во времени. Учитываются признаки на разных уровнях: организменном (фитопатологические изменения), популяционном (ухудшение видового состава и фитоценометрических
признаков) и экосистемном (соотношение площади в ландшафте)
(табл. 18.1).
Зоологические критерии – показатели нарушения животного
мира – могут рассматриваться как на ценотических уровнях: видовое разнообразие, пространственная структура, трофическая структура, биомасса и продуктивность, энергетика, – так и на популяционных: пространственная структура, численность и плотность, поведение, демографическая и генетическая структура. Зона риска выделяется главным образом по этологическим (поведенческим) критериям: потеря стадного поведения, изменение путей миграции, реакция толерантности. Зона кризиса характеризуется нарушением
структуры популяций, групп и стай, сужением ареала распространения и обитания, нарушением продуктивного цикла. Зона бедствия
отличается исчезновением части ареала или местообитания, массо360
вой гибелью возрастных групп, резким ростом численности синантропных и нехарактерных видов, интенсивным ростом антропозоонозных и зоонозных заболеваний (табл. 18.2).
Критерии ухудшения свойств почв – один из наиболее сильных
показателей зон экологического риска, кризиса или бедствия. Прежде всего это проявляется в снижении плодородия почв на большой
площади и с высокой скоростью. Почвенно-эрозионные критерии
связаны с вторично-антропогенными геоморфологическими процессами, ускоренными хозяйственной деятельностью человека. Эти
процессы распространены и в естественных условиях, но нарушение человеком устойчивости растительного и почвенного покрова
вызывает их значительное ускорение и расширение площади (табл.
18.3).
Сочетание разнообразных критериев дает возможность получить комплексную оценку экологической ситуации. Одним из спосо361
362
363
бов является выделение комбинаций, показывающих преобладание
одних видов загрязнений над другими и степень нарушенности воздуха, почвы и воды (табл. 18.4).
Как видно из табл. 18.4, совмещение выделенных видов загрязнения и природных компонентов позволяет получить по шесть различных сочетаний, комбинирование которых дает 36 комплексных
наборов экологических ситуаций. Одни из этих ситуаций встречаются довольно часто, другие реже, третьи могут не встречаться вовсе.
Весьма типичны комбинации Т > М > П. + А > В > П (Московская
агломерация) и Т > М > П + В > А > П (Среднее Поволжье), редко
наблюдается ситуация Р > Т > М + В > П > А (север Челябинской
области).
Рассмотренный способ оценки дает возможность выявить направленность и особенности распространения загрязнений, что позволяет нанести на карту экологические ситуации и разработать соответствующие мероприятия по улучшению состояния окружающей
среды.
Вопросы для самостоятельных занятий
Оценка состояния окружающей среды:
– санитарно-гигиенические показатели
– экологические критерии
– оценка степени антропогенных изменений природной среды
364