Лекция 12: Оценка экологического состояния окружающей среды

Общие сведения

Первым шагом для разумного ведения хозяйства, согласующегося с конкретными природными условиями и эколого-геохимической обстанов­кой, сложившейся под воздействием предыдущей антропогенной деятельно­сти, должна быть оценка существующего в настоящее время состояния ок­ружающей среды в интересующем нас районе. Объективная оценка состоя­ния системы опирается на комплекс показателей, различных по своей физи­ческой природе и базирующихся на различных способах измерения и кон­троля. В настоящее время практически отсутствуют достаточно простые и объективные методики объединения различных показателей и свойств в еди­ную систему количественных оценок состояния объектов природы.

Широкое распространение получили следующие методы определения показателей экологического состояния:

• экспериментальный (осуществляемый с помощью технических средств измерений и контроля);

• расчетный (осуществляемый при помощи вычислений с использованием значений параметров, найденных другими методами);

• экспертный (основанный на учете мнений группы специалистов);

• органолептический (не предусматривающий использования технических средств измерений и контроля).

Необходимой основой всех существующих методов оценки состояния экосистем является определение уровня экологического состояния, под ко­торым понимается некоторая относительная характеристика, основанная на сравнении совокупности фактических значений показателей экосистемы с соответствующей совокупностью базовых показателей (регламентированных действующими нормативными требованиями).

Обычно осуществляются дифференциальная и (или) интегральная оценка. Дифференциальная оценка состояния характеризует состояние ок­ружающей среды, определяемое техногенным воздействием на нее. При оценке степени химического загрязнения окружающей среды такой оценкой могут быть концентрации загрязняющих веществ в почвах. Интегральная оценка, с одной стороны, может представлять собой синтез всех дифферен­циальных, а, с другой стороны, может быть получена по одному показателю, характеризующему состояние системы в целом.

Одним из интегральных показателей уровня техногенного загрязнения окружающей среды, который выражает степень накопления элементов (или загрязняющих веществ) по сравнению с природным фоном (или ЦЦК) явля­ется коэффициент концентрации К_с\

к ^С

С

ф

где С_х - концентрация элемента X в экосистеме, а С_ф - фоновая концентра­ция или значение ЦЦК.

Часто для полиэлементных аномалий используется показатель Z_c, ха­рактеризующий суммарную степень загрязнения, т.е. характеризующий эф­фект воздействия группы элементов:

Z_c =^К_С -(п-i), где п - число элементов-загрязнителей. i=i

В зависимости от размеров изучаемого района выбирается масштаб ис­следований для такой оценки. Сама эколого-геохимическая оценка состоя­ния окружающей среды может отражать тенденцию развития рассматривае­мых процессов, быть качественной и количественной. Опыт ранее проводи­мых работ позволяет считать, что оценка состояния окружающей среды должна проводится поэтапно в определенной последовательно.

Исследования целесообразно начинать с установления тенденций раз­вития конкретных процессов и их качественной оценки, а затем перейти к количественной оценке. После количественной оценки общего состояния окружающей среды изучаемого региона можно приступать к эколого-геохимической оценке последствий конкретных природных и техногенных процессов. Эта работа также может быть подразделена на качественную (ее следует проводить раньше) и количественную - завершающую.

Подходя к проблеме оценки изменений, происходящих в биосфере, с позиций миграции-концентрации химических элементов можно объединить все возможные изменения в четыре основных вида:

1. изменения концентрации химических элементов (их соединений) в преде­лах отдельных частей биосферы;изменения формы нахождения химических элементов (и даже видов со­ единений элементов при одной и той же форме их нахождения) в пределах отдельных частей биосферы;

2. появление на отдельных участках в больших количествах техногенных со­ единений, практически не имеющих природных аналогов или не харак­ терных для данных природных условий;

3. механическое перемещение значительных масс химических элементов (они могут находиться в различных формах и образовывать различные ви­ ды соединений) без существенного изменения формы нахождения состав­ ляющих их химических элементов.

Все четыре перечисленных вида изменений можно оценить не только качественно, но и количественно. Следует отметить, что любая количествен­ная оценка изменений, происходящих в окружающей среде, должна прово­диться с учетом форм нахождения химических элементов. Это дает возмож­ность охарактеризовать такие на первый взгляд различные явления, как за­грязнение через атмосферу природных территорий, загрязнение рек в ре­зультате сброса сточных вод, вырубку лесов и т.д.

Основные требования к экологической оценке состояния биосферы

При оценке любого явления или процесса необходимо выполнение сле­дующих общих требований: прежде всего оценка должна быть объективной. Если оценка производится объективно, то при аналогичных внешних условиях она должна быть воспроизводимой. С выполнением этого требования связан мониторинг окружающей среды. Если не происходит никаких последующих изменений, то результаты повторной оценки должны практически полностью совпадать с результатами первой. Если же (с выполнением условия воспроизво­димости) результаты различаются, то отличия можно считать изменениями, происшедшими в окружающей среде за период между первой и последующими оценками состояния одного и того же изучаемого участка биосферы.

При выполнении условий объективности и воспроизводимости оценку состояния окружающей среды целесообразно осуществлять по единой мето­дике. Эта методика должна обеспечить выражение оценки в единых обще­принятых единицах измерения, а также возможность отражения полученной информации в виде специального картографического материала.

Реализация трех предыдущих требований почти автоматически приводит к выполнению еще одного: результаты проводимой оценки определенного уча­стка биосферы должны быть конкретными, легко доступными для восприятия, наглядными. Как правило, результатом исследований состояния окружающей среды являются карты состояния природной среды, на которых проводятся изо­линии, соответствующие одинаковому уровню загрязнения. Для большей на­глядности на картах различными цветами или штриховкой можно выделить аномальные области, например: <ПДК, =ПДК, >ПДК и »ПДК.

По отношению к конкретным показателям состояния природных объ­ектов базовыми показателями являются значения ПДК или в сравнении с фоном, за который принято относительно удовлетворительное, благополуч­ное экологическое состояние в регионе. Выбор базовых показателей опреде­ляется задачей исследования: фоновые концентрации должны использовать­ся для полного, точного изучения техногенных изменений, в то время как ПДК используются при оценке качества природной среды. Экологическое благополучие оценивается с двух позиций: качества среды обитания и здо­ровья населения и состояния окружающей природной среды.

При оценке экологической ситуации в городе могут быть выявлены ло­кальные участки, ситуацию в которых можно определить как проблемную из-за высокой концентрации загрязняющих веществ. Проблемная ситуация может явиться следствием ошибок в результате нерационального выбора места, типа, характера использования территориальных ресурсов; неудачного вписывания объекта в природную среду; ошибок в управлении, а также непредвиденных изменений природных компонентов (в т.ч. в результате стихийных бедствий).

Кроме общих требований при оценке состояния биосферы необходимо соблюдение целого ряда специфических условий.

1. Оценка экологического состояния окружающей среды требует ком­ плексности исследований, т.е. самостоятельному изучению должны подвергать­ ся такие системы как почвы, подземные и поверхностные воды, снежный и рас­ тительный покров, атмосфера. Отсутствие комплексности исследований может привести к ошибкам при оценке последствий недавно начавшихся техногенных процессов. В этих случаях скорость проявления их последствий в различных объектах окружающей среды может быть различной, а изучение только отдель­ ных природных объектов даст информацию, по которой будут приняты непра­ вильные решения. Рассмотрим это на самом простом примере.

На новом химическом предприятии в качестве отстойника использовался перего­роженный дамбой овраг. Анализ почв и растительности в ландшафтах, окружающих от­стойник, проведенный через два года после пуска первой очереди предприятия, не дал оснований для беспокойства. После введения в эксплуатацию последующих частей предприятия были заполнены подобные отстойники на соседних участках. Состав под­земных вод из-за высокой стоимости работ, связанных с бурением скважин, не изучался. Еще через три года в ландшафтах у первого отстойника была отмечена смена расти­тельности. Повторно проведенные исследования показали чрезвычайную степень за­грязнения почв и растений рядом токсичных соединений, связанных с накоплением отхо­дов производства в отстойнике. За пять лет произошли: постепенный подъем уровня за­грязненных грунтовых вод; их просачивание по капиллярам на поверхность; испарение вод и концентрация на испарительном барьере токсичных веществ; накопление этих ве­ществ растениями, в результате чего определенные их виды погибли.