Управление окружающей средой 1Понятие о системах управления окружающей средой. Дсту iso 1400197
 Скачать 1.07 Mb.
|
3 Понятие допустимой нагрузки на элементы биосферы (ПДН, ПДЭН, ПДВВ и др.)Понятие «допустимые воздействия и нагрузки» на окружающую среду является достаточно сложным. Любая возникающая за счет какого-либо воздействия нагрузка в экологической системе, способная вывести ее из естественного (нормального) состояния, определяется как экологическая нагрузка. В самом широком смысле под допустимым антропогенным воздействием на окружающую природную среду следует понимать воздействие, складывающееся из отдельных однородных и разнородных воздействий, которое не влияет на качество окружающей среды или изменяет природную среду в допустиымх пределах, т.е. не разрушает существующую экосистему и не вызывает неблагоприятных последствий у важнейших популяций, в первую очередь у человека. Под ПДН понимают предельно допустимое значение какого-либо вида нагрузки на отдельные элементы биосферы, на популяции животных и растений. ПДЭН – понятие более широкое, это предельно допустимая экологическая нагрузка, учитывающая весь комплекс воздействий на экосистему в целом, включая не только растения, наземных и водных животных, человека, но также и абиотическую составляющую биосферы. Предельно допустимая антропогенная нагрузка (предельно допустимое вредное воздействие - ПДВВ) – антропогенная нагрузка, длительное воздействие которой не приведет к изменению экосистемы. (Например, предельно допустимая антропогенная нагрузка на водный объект – это такая нагрузка, длительное воздействие которой не приведет к изменению экосистемы водного объекта, а также предельно допустимой массы вредных веществ, которая может поступать в водный объект и на его водосборную площадь.) Для выработки экологических норм (критериев) допустимых нагрузок необходимо, прежде всего, сформулировать концепцию экологического нормирования. При экологическом нормировании антропогенных нагрузок необходимо учитывать возможности элементов биосферы, экологических систем. Экологическое нормирование подразумевает определение экологически обоснованных норм допустимых нагрузок на биосферу, ее элементы. Методические подходы при определении допустимых воздействий, а следовательно, и допустимых нагрузок на сообщество, экосистему отличаютсяот санитарно-гигиенического подхода, принятого для защиты людей и предусматривающего безопасность каждого человека. При выработке нормативов ПДК для человека предусматривается жесткий критерий – отсутствие в настоящем и будущем каких-либо отклонений состояния человека от нормы и любых заметных реакций у него на воздействие. Поскольку задачей экологического нормирования является защита экосистем и сообществ в целом, при такой постановке вопроса потеря отдельных особей в популяции и даже отдельных видов не представляет опасности для экосистемы в целом, если при этом не снижается ее продуктивность, стабильность, разнообразие и т.д. Здесь необходимо опираться на другие критерии (например, на понятия устойчивости и резерва экосистем). С другой стороны, санитарно-гигиеническая норма ПДК (для человека) является зачастую недостаточно строгой и не защищает от воздействия этого же фактора некоторые виды растений и животных, а следовательно, и экосистему в целом. (В настоящее время существует только понятие ПДН. Количественные характеристики находятся в стадии разработки.) Что следует считать ПДН на систему? Приведем точку зрения на эту проблему академика Ю.А. Израэля. Прежде всего, следует принимать во внимание два уровня воздействия вредных факторов на природные системы: - уровень критического воздействия (начиная с которого может иметь место гибель или необратимая деградация данной системы, например выпадение каких-либо видов); - уровень допустимого воздействия, существенно отличающийся от критического. Отрицательные антропогенные воздействия нарушают круговорот веществ и обменные энергетические процессы в геоэкосистемах и, таким образом, их динамическое равновесие. При достижении критического уровня нагрузок возникают необратимые изменения (девастационные процессы) в поражаемом природном компоненте (компонентах), ведущие к деградации системы или полному ее разрушению (распаду). Для пояснения изложенного введем некоторую функцию () состояния экосистемы или элемента биосферы, характеризующую какую-либо отдельную сторону экосистемы (по частному показателю) или ее состояние в целом (по совокупности показателей или интегральному показателю). Показателями состояния экосистемы могут быть количество биомассы, продуктивность, скорость обмена веществ и т.п. Эти показатели характеризуют физическое, химическое или биологическое состояние экосистемы или состояние, определяемое совокупностью физических, химических и биологических признаков. Очевидно, что функция (R, t) меняется в пространстве и во времени. Графически функцию состояния элементов биосферы во времени при различных нагрузках можно изобразить следующим образом. На рисунке показано изменение функции (t) во времени, соответствующее естественному состоянию системы - нормальному (или оптимальному) - 5, возбужденному состоянию - 4 за счет некоторого прежнего воздействия; показано изменение функции при антропогенном воздействии на экосистему в рассматриваемый интервал времени - 3; 1 и 7 - критические минимальные и максимальные пределы изменения, 2 и 6 – допустимые минимальный и максимальный пределы изменения. Допустимой мерой отклонений от нормального состояния экосистемы можно считать такие отклонения, которые со временем могут быть ликвидированы самой системой. Достижение критических значений состояния ведет к разрушению или подавлению данной системы.    7 6  54 3  2  1 t Различие между предельно допустимым и фактическим состоянием (а иногда критическим и фактическим) характеризует экологический резерв системы. При прочих равных условиях этот резерв будет тем больше, чем меньше отличается фактическое состояние от среднего (нормального). Таким образом, в качестве ПДН на систему можно рассматривать такой уровень антропогенного давления, превышение которого является критическим и вызывает распад системы. Важнейшей задачей нормирования антропогенной нагрузки на природную среду является установление в количественных категориях для различных видов отрицательного антропогенного воздействия предельно допустимых нагрузок на разнотипные геоэкосистемы, что предполагает предварительное изучение метаболизма разнотипных геоэкосистем, типизацию отрицательных антропогенных воздействий на геоэкосистемы, определение ПДН на различные элементы литосферы, на различные виды животных, растений, микроорганизмов, разнотипные экосистемы (экологические нормативы не могут быть одинаковыми для любого типа экосистем). Сложность этой задачи усугубляется, с одной стороны, большим разнообразием существующих нагрузок, а с другой стороны, - неоднозначным действием каждого вида нагрузок на различные компоненты геоэкосистем и на разнотипные геоэкосистемы в целом. Например, к отрицательным воздействиям относятся различные виды химического загрязнения атм. воздуха, а также механического нарушения почвенно-растительного покрова, включая и рекреацию. Все они по-разному воздействуют на почву, растительность, водных и наземных животных и человеческую популяцию. Как известно, вредные вещества присутствуют в окружающей среде, как правило, в виде сложных смесей большого количества ингредиентов. Поэтому всесторонний анализ поведения вредных веществ в окружающей среде необходимо проводить в комплексе, изучать их совместное действие на все элементы биосферы для определения ПДН на данные системы в целом. Необходимо отметить сложные эффекты при наличии многих загрязнителей с различными путями проникновения и воздействия, эффекты, усиливающие действия одних факторов в присутствии других, эффекты синергизма на фоне меняющихся внешних условий. Нормы ПДК загрязняющих веществ для атм. воздуха, поверхностных вод разрабатывались в предположении загрязнений какой-либо одной среды. В современных условиях часто приходится сталкиваться не только с локализованными источниками загрязнений, но и с протяженными. При этом оценка воздействий должна учитывать сложные превращения с точки зрения непрерывного перераспределения загрязняющего вещества в результате трансформации, миграции в пространстве и из одной среды в другую, возможного накопления ингредиента; закономерности распространения, накопления, деструкции, биоаккумуляции, трофических превращений загрязняющих веществ, итх трансформации в экосистемах, перехода из одной среды в другую в локальном, региональном и глобальном масштабах; характер его взаимодействия с биотической и абиотической составляющими биосферы. Необходимо также учитывать структуру экосистемы, чтобы понять, чем будет определяться допустимая нагрузка – нагрузкой на самую чувствительную популяцию или на комплекс популяций, наличием уникальных популяций и т.д. Учет всех этих особенностей экологического нормирования является сложнейшей задачей, решаемой с помощью методов математического моделирования. В некотором приближении по отношению к биотическим компонентам геоэкосистем - различным видам и сообществам организмов, включая человека, ПДН загрязняющих воздействий должны совпадать с ПД для данного вида или сообщества организмов концентрациями (ПДК) того или иного загрязняющего вещества. Для биотических компонентов может быть использован следующий подход в определении ПДН. Обозначим значение ПД нагрузки на популяцию qд. Вначале устанавливают величину критического воздействия qк как величину, приводящую к разрушению данной популяции. Так, в случае взрослой популяции за qк можно взять, например концентрацию ЛК50 ЛКк, летальную для 50% особей популяции. Затем вводится коэффициент запаса Кmi = qд/qк , (m - популяция, i - воздействие ). В некоторых работах при оценке экологической нормы для некоторых популяций вводится коэффициент запаса от 0,05 до 0,10, то есть предполагаемые допустимые концентрации загрязняющих веществ должны быть ниже в 10-20 раз ЛК50. Очевидно, такой подход в целом следует считать разумным, начиная с некоторого экологического уровня (для низших уровней трофических цепей критическая и допустимая нагрузки, по-видимому, можно отождествлять, если находящаяся на этом уровне популяция не является уникальной). При определении ЛК50 следует ориентироваться на критическую численность популяции, ниже которой популяция обречена на вымирание. После определения ПДН для каждого вида антр. нагрузки для рассматриваемой геоэкосистемы можно произвести градацию состояния геоэкосистемы, если принять отсутствие отрицательных антр. нагрузок зо 0, а ПДН - за 1. При этом степень приближения действующих на систему нагрузок к ПДН (то есть состояние системы) будет определяться долями единицы. По установленным интервалам значений показателей можно выделить 7 состояний системы : «отличное» - 0; «хорошее» - 0... 0,2; «удовлетворительное» - 0,2 ... 0,4; «плохое» 0,4 ... 0,6; «угрожающее» - 0,6 ... 0,8; «критическое» - 0,8 ... 1,0; «катастрофическое» - 1,0. |