Экологическое нормирование качества природной среды

Регулирование качества природной среды основано на определении экологически допустимого воздействия на нее, когда самоочищение природы еще способно работать. Определенными нормами такого щадящего воздействия являются установленные предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ (ПДК), не вызывающие нежелательных последствий в природной среде [10]. Все загрязняющие химические вещества подразделяют на несколько классов опасности (таблица 1).

Таблица 1 – Классы опасности химических веществ

Генотоксичные химические вещества, которые используются в различных целях в промышленности, могут попадать в воздух, почву, а также выпадать с осадками. Химикаты могут попадать в окружающую среду загрязненных сточных вод, воздуха, в процессе потребление продуктов, а также со свалок отходов.

Источниками повышенных концентраций кадмия, свинца, никеля, цинка в придорожных почвах и растениях являются бензин, автомобильное масло и шины. Известно, что цинк может поступать в атмосферу при стирании автомобильных шин, для вулканизации которых он используется. Детали и механизмы автомобилей, которые подвергаются изнашиванию и коррозии в процессе эксплуатации, также могут служить источниками тяжелых металлов в окружающей среде. Так, хром, никель, медь, свинец входят в состав применяемых в автомобилестроении сталей и чугунов в качестве лигирующих компонентов.

Аналитическими индикаторами в биологических методах являются различные живые организмы, их органы и ткани, физиологические функции, биохимические реакции и т.д. Для биологических методов характерны своя методика эксперимента, аппаратура и способ регистрации ответного сигнала индикаторного организма [12].

Все вещества по отношению к живым организмам можно условно разделить на:

1) жизненно необходимые

2) токсичные

3) физиологически неактивные

Очевидно, только в двух первых случаях можно ожидать сравнительно быструю ответную реакцию организма (аналитический сигнал). Физиологически неактивные вещества могут дать отдаленный результат, или их можно перевести в активное состояние в результате реакций взаимодействия с ингибиторами либо стимуляторами процессов жизнедеятельности организмов.

От характера определяемого вещества зависит выбор того или иного индикаторного организма. Выбор способа регистрации ответного сигнала на заключительной стадии выполнения анализа зависит как от целей анализа, так и от механизма и степени взаимодействия определяемого вещества и индикаторного организма. Чем сложнее организм, тем большее число его жизненных функций можно использовать в качестве аналитических индикаторов, тем выше информативность биологических методов анализа. Ответный сигнал индикаторного организма на одно и то же вещество зависит от концентрации последнего: малые концентрации обычно стимулируют процессы жизнедеятельности организма, высокие угнетают. Существенное повышение концентрации биологически активного вещества приводит к летальному исходу.

В современной практике экологических исследований редко встречаются случаи влияния на окружающую среду лишь одного действующего фактора. В подавляющем большинстве случаев человеческой деятельности окружающая среда подвергается одновременному воздействию сразу нескольких таких факторов.

Более того, как хорошо известно, различные загрязняющие среду факторы могут: в разной степени обезвреживаться средой в процессе самоочищения; взаимодействуя между собой и с компонентами среды создавать новые, вторичные, зачастую еще более вредные факторы воздействия; усиливать воздействие друг друга на живые объекты.

Обычно используемые для оценки экологической ситуации методы основаны на определении концентраций загрязняющих веществ и их сравнении с ПДК, но такой подход имеет ряд существенных недостатков: далеко не для всех загрязнителей известны нормы ПДК; суммарные воздействия различных сочетаний веществ на организмы изучены в еще меньшей степени; нормы ПДК разработаны лишь для человека и не могут служить критерием воздействия на окружающую среду в целом, поскольку вредное воздействие загрязняющих факторов на многие виды живых организмов больше, чем на человека, при этом наиболее полное сохранение живой природы является необходимым условием обеспечения жизнедеятельности человечества, а тем более – будущих поколений; в последние годы среди исследователей-биологов и экологов возрастает критика самого понятия пороговой ПДК, т.к. любое количество загрязнителя оказывает влияние на состояние организма.

Для объективного заключения о качестве среды необходима оценка всего комплекса воздействий всех факторов в их взаимодействии, взаимовлиянии и суммарном влиянии на природные объекты. Возможность получить интегральную характеристику качества среды, находящейся под воздействием всего многообразия физических, химических и других факторов, дают только биологические методы т.к. именно живые организмы несут наибольшее количество информации об окружающей их среде обитания [13].

Суть метода заключается в определении и анализе ответной реакции ("здоровья") растений и мелких животных, постоянно проживающих на исследуемой местности, на условия существования; т.е. местообитание живых организмов (в том числе и людей) оценивается с точки зрения благоприятности для их жизни и развития. Определить таким же способом воздействие неблагоприятных факторов какой-либо местности непосредственно на человека невозможно т.к. жизнь человека не ограничивается рамками одного района.

Живой организм, как биологическая система, замыкает на себя все процессы, протекающие в экосистеме. В нормальных условиях организм реагирует на воздействия среды посредством сложной физиологической системы буферных гомеостатических механизмов. Под воздействием неблагоприятных условий эти механизмы могут быть повреждены, что приводит к нарушению развития.

Такой метод оценки качества среды, в конечном итоге, опирается на состояние здоровья живых организмов так же, как и метод ПДК, но, в отличие от последнего не опосредован проведением химических анализов и, соответственно, внесением дополнительных погрешностей; не замыкается на один “пороговый” уровень, а позволяет выявить любую степень влияния.

Материалы и методы