Измерение экологических нагрузок и установление их предельных значений

Как уже отмечалось, санитарно-гигиеническое нормирование было первым и наиболее разработанным направлением. Современное экологическое нормирование частично унаследовало его черты, однако дальнейшее раз-

витие пошло по двум направлениям. Поэтому четко выделяются два подхода — «гигиенический» и «экологический».

При гигиеническом подходе в экологическом нормировании объектами выступают не человек, а другие биологические виды. Однако (как и при санитарно-гигиеническом нормировании) предельные нагрузки устанавливают для отдельных веществ (либо их смесей, но с известным соотношением компонентов). В основу установления нормативов положены лабораторные эксперименты, а рассматриваемые параметры характеризуют состояние отдельных организмов, но не экосистем. Среди основных недостатков, характеризующих гигиенический подход, выделяют:

• — невозможность использования набора нормативов для комплекса индивидуальных веществ, поскольку выбросы чаще всего многокомпонентны: совместное действие веществ не является простой суммой эффектов отдельных компонентов (подробнее об этом см. гл. 4);
• — недоучет отличия форм токсикантов в природе от форм, которые использовали в экспериментах и для которых создавали нормативы;
• — недоучет в лабораторных экспериментах (обычно краткосрочных) адаптационных процессов, популяционных и биоценотических эффектов, которые могут играть ключевую роль в определении состояния экосистем;
• — сложность переноса нормативов критических нагрузок, установленных для отдельных видов (пусть даже «ключевых» или наиболее чувствительных), на всю экосистему: для этого необходимо построение сложной модели зависимости численности всех основных видов и критических нагрузок для всех них.

Эти недостатки могут быть устранены при использовании экосистемного подхода, для которого гигиеническое нормирование — лишь аналог. При таком подходе критерии состояния экосистем задаются человеком (антропоцентрический подход), исходя из его потребностей, в том числе потребности в здоровой окружающей среде, учитывается весь комплекс функций, выполняемых локальными экосистемами, в первую очередь обеспечение необходимого вклада в биосферные процессы, удовлетворение экономических, социальных и эстетических потребностей общества. Создаваемые нормативы предельных нагрузок должны быть «вариантными» (различаться для экосистем разного назначения). В данном случае не имеется в виду, что допускаются любой вид и интенсивность воздействия на экосистему, исходя из сиюминутных потребностей человека. Речь идет о том, что одинаковые требования качества среды и нормы воздействия бессмысленно устанавливать для различающихся природных систем и разных направлений воздействия на них. Так, очевидно, будут различаться почвы территорий предприятий и городских зон отдыха.

Также нормативы при экосистемном подходе дифференцируют в зависимости от физико-географических условий региона и типа экосистем. Нормативы должны различаться во времени: менее жесткие — для существующих технологий, более жесткие — для ближайшей перспективы, еще более жесткие — для проектируемых производств и новых технологий.

В целом нормируется интегральная нагрузка, выражаемая в относительных единицах, а не концентрации отдельных загрязнителей. Из показателей состояния биоты для нормирования выбирают основные, отражающие важнейшие закономерности ее функционирования, а предпочтение отдают интегральным параметрам.

Отметим, что работы в сфере экосистемного нормирования требуют проведения значительно объема исследований. Определение нормативов возможно только в исследованиях реальных экосистем, где можно проследить динамику нагрузки, т. е. только на основе анализа зависимостей «доза — эффект» на уровне экосистем.

Решение задачи нахождения экологических нормативов можно представить как анализ системы двух уравнений.

где z — качество экосистемы; Y — набор параметров, характеризующих состояние экосистемы; X — набор параметров, характеризующих нагрузки на экосистему; f_x — функция, связывающая нагрузки и состояние экосистемы; /₂ — функция зависимости качества экосистемы от ее состояния.

Установление величины предельно допустимой экологической нагрузки (ПДЭН) предполагает нахождение такого набора нагрузок, при котором сохраняется определенное фиксированное значение оценки качества экосистемы («хорошее» или «удовлетворительное»). Принципиально важно следующее обстоятельство. Решение системы уравнений возможно тогда и только тогда, когда функции f_{ или /₂ имеют качественные переходы (точки перегиба).

Другими словами, функции f_{ и /₂ должны быть нелинейными, чтобы можно было определить область качественного перехода из одного состояния в другое. Если обе функции линейны, решение задачи нормирования теряет смысл, поскольку в таком случае ни одно из значений нагрузки не имеет «преимущества» перед другими и, следовательно, любая нагрузка может быть принята в качестве предельной. Если функция /_х линейна, то нелинейность вводится в функцию /₂ искусственно (с помощью нелинейных функций желательности)^[1].

Методы получения исходной информации для параметризации зависимости состояния экосистемы от нагрузок объединяются в четыре группы:

• 1) активные натурные эксперименты с экосистемами (например, внесение в природную среду определенных количеств поллютантов, моделирование рекреационной нагрузки);
• 2) пассивные натурные эксперименты (анализ изменений экосистем в уже существующем градиенте нагрузки: например, регистрация параметров биоты на разном расстоянии от точечного источника загрязнений);
• 3) лабораторные эксперименты с последующей экстраполяцией на условия природных экосистем (определение минимально действующих доз поллютантов для одного или нескольких видов и перенесение с определенным коэффициентом запаса найденных величин на уровень всей экосистемы);
• 4) экспертные оценки («неформальное» обобщение многолетних данных, перенесение с определенной корректировкой экспериментально полученных закономерностей на другие ситуации).

• [1] Воробейник Е. Л. Экологическое нормирование токсических нагрузок на наземные экосистемы: автореф. дне… д-ра биол. наук. Екатеринбург, 2003.