Источники и масштабы tеxнoгенного загрязнения биосферы

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 экологические нормативные показатели, характеризующие меру возможного воздействия человека на природу.

Экологическое нормирование является этапом стратегии регулирования  качества окружающей природной среды. Система нормирования является инструментом государственной политики в области  природопользования и охраны окружающей среды.

В основе современного законодательства различных стран, в том числе Украины, регулирующего  антропогенные нагрузки на окружающую природную среду и обеспечивающего  безопасность среды для человека, лежит система нормирования уровней  концентраций загрязняющих веществ  с использованием стандартов допустимых концентраций:

• предельно допустимых концентраций (ПДК);
• максимально допустимых уровней (МДУ);
• предельно допустимых уровней (ПДУ);
• ориентировочно безопасных уровней воздействия (ОБУВ);
• допустимых остаточных количеств (ДОК) и др.

В нашей стране наиболее апробированной для характеристики загрязненности окружающей природной среды является система ПДК загрязняющих веществ. Нормативные показатели определяются исходя из требований экологической безопасности населения, а регламентация заключается в установлении так называемых санитарно-гигиенических нормативов содержания вредных веществ в воздухе, воде, почве, сельскохозяйственных продуктах, продуктах питания, материалах

Разработка ПДК имеет  почти 100-летнюю историю. Впервые в 1896 году Хирт предложил использовать для атмосферного воздуха в качестве ПДК хлористого водорода величину 160 мг/м . И хотя в наше время вполне очевидна её несуразность (современная ПДК для HCI равна 0,5 мг/м³, т.е. в 320 раз меньше предложенной Хиртом), но это была первая попытка регламентировать загрязнения окружающей природной среды.

Предельно допустимые концентрации впервые были введены в СССР. Первоначальный перечень ПДК был составлен в 1952 году на 6 веществ: пыль, SO₂ , СО и др. В начале 60-х годов СССР был единственным государством в мире, где ПДК имели законодательную силу. К 1968 году такие стандарты были официально приняты в 8-ми, a к 1973 году - в 22-х странах мира.

Однако во всех странах  темпы разработок ПДК не поспевают  темпами появления новых веществ. Следует добавить, что разработка ПДК одного вещества занимает 3-5 лет  и обходится от 300 до 600 тыс. долларов.

К настоящему времени в  Украине действует ПДК для  более 320-ти веществ, загрязняющих атмосферу, для более 600 веществ, загрязняющих воду, и для нескольких десятков веществ, загрязняющих почву. Для 40 комбинаций вредных веществ существуют суммарные  ПДК.

Общий перечень ПДК для  указанных систем в России превышает 2000 наименований.

Что касается ПДК для донных отложений и илов, то таких нормативов нет не только в Украине, но и в  других странах (иногда вместо них используются ПДК для почв, что вообще недопустимо). Следует отмстить, что в Нидерландах  созданы ПДК для некоторых  токсичных компонентов илов, однако эти нормативы еще далеки от совершенства, так как получены в основном расчетным  методом.

ПДК - это максимальная концентрация вредного вещества в окружающей среде, которая при периодическом  воздействии или на протяжении всей жизни человека не оказывает вредного воздействия, включая отдаленные последствия, на него и на окружающую среду в  целом.

Эта величина обоснована клиническими и санитарно - гигиеническими исследованиями и носит законодательный характер.

Данное определение универсально, но с точки зрения токсикологии (токсикология - наука, изучающая взаимодействие яда  и организма) является слишком неконкретным. Известно, что воздействие загрязняющих веществ, содержащихся в воде, воздухе  или почве, на организм существенно  различаются и, следовательно, ПДК  должны устанавливаться на основе различных токсикометрических оценок. Поэтому и принципы нормирования загрязняющих веществ в разных средах различаются.

Другое определение ПДК - это такое количество вредного вещества  в окружающей среде, при котором на человека и окружающую среду не оказывается ни прямого, ни косвенного вредного воздействия.

Под прямым воздействием имеется в виду нанесение организму временного раздражающего действия, вызывающего кашель, ощущение запаха, головной боли и подобных явлений, которые наступают при превышении пороговой величины концентрации вещества. К прямому воздействию на организм также относится влияние тех вредных веществ, которые, накапливаясь в организме, при превышении определенной дозы могут вызвать патологические изменения.

Под косвенным воздействием подразумеваются такие изменения в окружающей среде, которые, не оказывая вредного влияния на организм, ухудшают обычные условия обитания (например, увеличивают число туманных дней, поражают зеленые насаждения и т.п.).

При определении ПДК учитывается  не только влияние загрязняющего  вещества на здоровье человека, но и  его воздействие на животных, растения, микроорганизмы, а также на климат и санитарно- бытовые условия  жизни.

Величины ПДК разрабатываются  специально уполномоченными государственными органами. Установление ПДК - сложный  процесс, которому предшествуют многочисленные опыты на животных, растениях, грибах и микроорганизмах. При появлении первых признаков нарушения обмена веществ, состава крови, кислородного обмена и т.п. доза считается предпатологической. Она устанавливается при длительном опыте по физиологическим, биохимическим, физическим и другим показателям. Только биохимических тестов при этом учитывается не менее 40.

Большая часть исследований проводится в экспериментах на животных. Ряд данных получают в результате обобщения и статистического  анализа данных наблюдений на производственных континентах, - некоторые на людях-добровольцах (например, для обнаружения порога восприятия запаха). Исследования на людях  возможны лишь в случае полной гарантии безопасности испытуемых в соответствии с Хельсинской конвенцией и другими  международными и национальными  документами.

Основные принципы санитарно-гигиенической  регламентации (нормирования) химических веществ разработали А.Н.Сысин  и С.Н. Черкинскнй в 1949г. и сводятся к следующим пунктам:

1. Принцип опережения токсикологических исследований по сравнению с внедрением в повседневную практику.
2. Приоритет медицинских и биологических показателей в установлении нормативов по сравнению с другими требованиями (например, экономическими).
3. Концентрация пороговости воздействия. Порогом воздействия называют величину концентрации химического вещества, которая вызывает переход из одного качественного состояния биологического объекта в другие.

Концепция пороговости вызывает ряд возражений и продолжает обсуждаться; она связана с другой не менее  дискуссионной проблемой - нормы  и патология. Не вызывает возражений тот факт, что повреждения вызываются тогда, когда негативные процессы преобладают  над позитивным, адаптационные возможности  живого организма исчерпаны, а скорость восстановления измененных в результате воздействия яда функций и  структур ниже, чем скорость деструктивных  процессов.

Пороговая концентрация устанавливается в опытах на животных (иногда - на основе реакций у наиболее восприимчивых людей). При переходе от нормативов, полученных экспериментально на лабораторных животных, к ПДК для человека устанавливают некоторый коэффициент запаса (коэффициент безопасности). Этот коэффициент должен обеспечить безопасность ПДК в связи с трудностями экстраполяции на человека результатов, полученных на животных.

Коэффициент запаса позволяет, в известной мере, исключить  негативные последствия, связанные с возможной  неточностью определения пороговых  доз концентрации в хроническом  опыте на животных, с недостаточной  информацией о возможных последствиях действия вещества или с подозрением  на наличие у этого вещества каких- либо необнаруженных до того времени  вредных для человека свойств.

Нормативные величины ПДК  устанавливаются по отношению к  пороговым величинам обычно с 2-х  кратным запасом. Поэтому при  повышении санитарных норм вдвое  увеличения числа заболеваний среди  населения и жалоб, как правило, не наблюдается. В отдельных случаях  для особо опасных веществ  величины ПДК устанавливаются с  большим запасом по отношению  к выявленной пороговой величине влияния на организм. Так, при установлении ПДК для БП, обладающего канцерогенным  действием, был принят 10-кратный  запас, т.е. больше обычного в 5 раз.

При наличии значительного  числа показателей ПДК возникает  необходимость выделения перечня  наиболее важных, подлежащих контролю в процессе мониторинга.

Во-первых, наблюдению подлежат вещества, выброс и распространение которых имеет массовый характер. К ним относятся, например, SO₂ пыль, оксиды азота, СО и СО₂ - для атмосферы; нефтепродукты, фенолы, соединения тяжелых металлов - для поверхностных вод; пестициды, тяжелые металлы - 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, соли кадмия и мышьяка, ацетофенон, БП); в водоемах - 2 мкг/л (соли бериллия и ртути, фенол, метилмеркаптан и др.).

Степень загрязнения окружающей среды принято  оценивать по кратности превышения ПДК, классу опасности (токсичности) веществ, допускаемой повторяемости концентраций заданного уровня, количеству химических элементов и соединений.

В случае одновременного присутствия  нескольких загрязняющих веществ с  одинаковой степенью вредности суммарный показатель загрязнения С_S, может быть определен по следующей формуле

где C₁ - фактическая концентрация i - загрязнителя.

Возвращаясь к недостаткам  концепции ПДК, следует отмстить, что санитарно-гигиенические показатели лишь частично отвечают своему назначению, т.к. ПДК территориально не дифференцированы, они не учитывают влияние реальной ландшафтной ситуации. Например, ртуть, попадая в воздух и почвы в виде неорганических соединений, при небольших концентрациях не представляет большой опасности. Однако в воде она переходит в высокотоксичную метилированную форму, токсичность которой в 30... 100 раз больше.

Реальная токсичность  металлов может снижаться при  увеличении жесткости и нейтрализации  водной среды, повышении содержания комплексообразующих агентов (аминокислот, гуминовых кислот, и др.), взвешенных (сорбирующих) веществ, суммарного содержания хлорофилла.

Второй недостаток ПДК связан с тем, что ПДК - величина очень несодержательная. Для многих веществ в нее не заложена оценка мутагенности, канцерогенности, эмбриотоксичности, иммуно- и психотоксичности. Вообще не может быть ПДК для веществ неизвестной химической структуры. А ведь загрязнения окружающей среды сплошь и рядом - это результат реакции чужеродных веществ между собой и с естественными компонентами среды. Не могут быть ПДК и на содержание свободных радикалов, которые под воздействием солнечного облучения образуются при разложении ряда соединений.

Третий  недостаток ПДК не учитывает сезонную динамику процессов самоочищения и ассимиляционную ёмкость экосистем (т.е. количество токсина, которое экосистема в состоянии обезвредить в ходе минерализации, накопления и выведения за её пределы).

Так, А.И. Кораблёвой на примере  Запорожского водохранилища было показано, что уровень загрязнения днепровской  воды такими элементами, как марганец, кадмий, свинец, в ряде случаев достиг ассимиляционных возможностей экосистемы, а по цинку и меди - уже превысил их. При этом полученные ориентировочные  экспериментальные концентрации для  железа составили 0,04 мг/л, что ниже принятых в Украине величин для рыбохозяйственных  водоемов.

Украинскими токсикологами  предложено использовать вместо традиционных ПДК количественный биологический  критерий - интегральную токсичность  воды (T_і), который, по их мнению, отражает отклик биоты на воздействие токсинов в конкретном водоёме и является величиной, обратной коэффициенту разбавления загрязненной воды (1/КР), т.е. разбавления токсичных веществ до уровня, при котором у тест- объекта в течение 48 часов не наблюдается токсического эффекта. Показатель КР выражается соотношением 1:1, 1:2, 1:10, 1:100, а T_і целыми числами: 1,2, 10, 100 (т.е. баллами интегральной токсичности).

Недопустимость использования  единых ПДК для загрязненных и „чистых" регионов объясняется тем что: показатель «универсальности» и ПДК неизбежно вступает в противоречие с природоохранным назначением этого норматива, поскольку, с одной стороны, она нацеливает на стабилизацию, а не на оздоровление экологической обстановки, так как не запрещает разбавление отходов в окружающей среде (воздухе, воде), допуская тем самым неполную очистку выбросов и сбросов:

• в относительно чистых регионах нерадивые хозяйственники получают возможность беспрепятственно загрязнять среду до уровней, установленных ПДК, т.е. не совершая нарушений ПДК (с юридической точки зрения!), могут фактически совершать экологическое преступление (выбрасывать в окружающую среду большое количество загрязняющих веществ); другими словами, если нет превышения ПДК, следовательно, нет и нарушения природоохранного законодательства.