Количественная оценка состояния территории и его изменений

Качественно можно определить и последствия  суммарного воздействия всех природных  и антропогенных факторов, действовавших между двумя рассматриваемыми исследованиями. Для этого по данным сравнения карт геохимических ландшафтов определяется появление в регионе в указанный период новых геохимических ландшафтов, а также изменение границ между ранее существовавшими ландшафтами. (Последнее характеризует развитие одних ландшафтов за счет других.) В рассматриваемом случае качественная характеристика не позволяет конкретно оценить роль каждого из факторов в происшедшем изменении состояния окружающей среды, хотя может быть определено значение ведущих факторов. Так, на Кавказе за 10 лет отмечается уменьшение площадей, занятых лесными ландшафтами. Произошло это главным образом за счет возрастания площадей пашен, садов, населенных пунктов, пожаров и вырубки лесов. Из-за вырубки внутри лесных ландшафтов появились новые ландшафты лесов. Создание рисовых чеков резко сократило ландшафты плавней в Западном Предкавказье и т.д. Такая оценка изменений и называется качественной. Она конкретно (хотя и не количественно) указывает на последствия развития в пределах изучаемой территории природных и антропогенных факторов за определенный промежуток времени.

Часто качественной оценки состояния окружающей среды и ее изменений за определенные промежутки времени бывает недостаточно и требуется количественная оценка этих явлений.

4. Количественная оценка состояния территории и его изменений

4.1Основные  положения

Современная количественная оценка состояния биосферы должна производиться не только с «мерой и весом». Разнообразие последствий антропогенной деятельности требует кроме количественного учета происшедших изменений прогноза новых, ожидаемых, а также комплексного всестороннего подхода. При этом необходимо учитывать сложную картину переплетения различных видов миграции элементов. Как уже указывалось, для биосферы характерно теснейшее переплетение процессов физико- химической и собственно механической миграции косного материала с биогенной миграцией, являющейся результатом геохимической работы живых организмов. Однако в настоящее время биосфера ускоренно переходит в ноосферу — по определению В.И. Вернадского, новое геологическое явление на нашей планете. В ней впервые человек становится крупнейшей геологической силой. В ноосфере существенную роль начинает играть техногенная социальная миграция элементов, причем она происходит не обособленно, а переплетается с уже рассмотренными природными процессами миграции элементов в биосфере. Следовательно, оценить состояние окружающей среды в осваиваемых и уже освоенных районах можно только в результате проведения комплексных исследований.

Для этих исследований также требуется  определенная последовательность. Начинаться они должны (как и при качественной оценке) с мелкомасштабных (1:2 000 000 — Г.200 000) работ, дающих общую количественную характеристику больших территорий. Важным условием количественной оценки состояния окружающей среды является необходимость рассмотрения перемещения элементов на современном «томно-ионном уровне с учетом форм их нахождения, а также сложного, изменчивого взаимоотношения между элементами в различных участках биосферы.

Опыт  работ, проводимых для оценки состояния  биосферы на планете, показал, что наиболее удобным и отвечающим перечисленным требованиям является изучение всех процессов, протекающих в окружающей нас среде на ландшафтно-геохимической основе.

4.2 Характеристика  предельно допустимых концентраций  с точки зрения экологической  геохимии

Для количественной оценки состояния  окружающей нас природной среды и в особенности для принятия определенных мер, в том числе административных, по недопущению ее загрязнения конкретными поллютантами или се улучшению, необходимо знать контрольные значения содержания загрязняющих веществ в различных частях геохимических ландшафтов. Начиная с этих значений, дальнейшая концентрация поллютантов должна считаться неприемлемой. Такие контрольные значения содержаний должны устанавливаться для почв, воздуха, подземных и поверхностных вод, растений (в первую очередь для сельскохозяйственных культур, употребляемых в пищу). Конечно же, для каждого загрязняющего вещества они должны устанавливаться отдельно.

В соответствии с законом развития эколого-геохимических изменений в геохимическом ландшафте изменение концентрации загрязняющих веществ в какой-либо части ландшафта, несомненно, отразится на всех его частях. Однако, учитывая природную консервативность, этот процесс может затянуться на годы. Загрязнение же такой части ландшафта, как, например, атмосферный воздух, может сказаться на состоянии (и даже существовании) живых организмов, включая человека, гораздо раньше. Именно. Эта определенная консервативность биосферы и сделала необходимым установление для различных ее частей контрольных значений, получивших название предельно допустимых концентраций (ПДК).

Предельно допустимые концентрации веществ, загрязняющих биосферу, вводились как нормирующие показатели во многих странах. Единые ПДК были введены в свое время и для такой громадной территории, как СССР, а затем и России. Часть из них вводилась с учетом времени пребывания человека в данном месте. В них учитывалось предельно безвредное для человека содержание отдельных химических веществ, в том числе техногенных, не имеющих природных аналогов.

Кроме ПДК были введены и другие (тоже нормирующие) показатели, например предельно допустимый выброс (ПДВ) загрязняющих веществ отдельным источником за единицу времени. Превышение ПДВ теоретически должно приводить к последующему превышению ПДК в среде, окружающей рассматриваемый источник загрязнения. Однако, разрабатывая общие для огромных территорий ПДВ, не учитывались ландшафтно-геохимические особенности и история геологического (геохимического) развития, хотя бы за последние миллионы лет, отдельных участков загрязняемой территории. В соответствии же с одним из законов развития антропогенных изменений в биосфере поведение загрязняющих веществ (концентрация, рассеяние, особенности распределения), поступивших в результате техногенеза в биосферу, а во многих случаях и форма нахождения этих веществ определяются конкретными ландшафтно-геохимическими условиями загрязняемой территории.

Кроме того, при установлении ПДВ не учитывается  все многообразие возможных сочетаний совместного расположения источников загрязнения. Таким образом, ПДВ в целом представляют собой «средне выдуманную нормируюмую величину», которая должна была бы ограничить выбросы до концентраций, не приводящих в конечном итоге к превышению в окружающей среде ПДК.

Для людей тяжелые, а главное —  наиболее быстро сказывающиеся последствия загрязнения обычно связаны с аномальными концентрациями отравляющих веществ в воздухе и питьевой воде. Однако эти концентрации, как правило, в рассматриваемых частях биосферы сохраняются непродолжительное время. Техника очищения воздуха и воды относительно проста, а для многих природных и даже некоторых техногенных ландшафтов часто характерен процесс самоочищения.

Гораздо дольше сохраняется большинство  загрязняющих веществ в почвах, которые в последующем сами могут стать источниками загрязнения атмосферы, воды, растительных и животных организмов. Именно поэтому особое внимание всегда уделяется вопросам, связанным с возможностью использования ПДК для почв.

С точки зрения экологической геохимии, да и экологии вообще, ПДК могут использоваться в практической деятельности лишь как предварительные показатели-ориентиры. Вероятно, они необходимы в странах с низкой экологической культурой и на первых этапах исследований в новых регионах. Однако их широкое использование при оценке состояния окружающей среды часто невозможно по целому ряду объективных причин. Отметим только важнейшие из них.

Предельно допустимые концентрации в их настоящем  виде рассматриваются как нормы  содержаний различных веществ в  среде, окружающей человека, при которых он может считать безопасным свое существование в тех участках биосферы, для которых эти ПДК определены. При этом под существованием подразумевается проживание или только нахождение во время работы в районах, для которых эти ПДК определены. Подразумевается также использование продуктов и воды, для которых установлены ПДК.

Однако  надо учитывать, что ПДК стали  устанавливаться только в последние десятилетия. А к настоящему времени достоверно известно, что последствия многих видов загрязнения (например, силикоза) проявляются через десятилетия после нахождения в загрязненной зоне. Естественно, что большинство поздно сказывающихся последствий загрязнения не могло быть учтено. Положение усугубляется еще тем, что многих видов загрязнения несколько десятилетий назад не существовало, а на некоторые не обращалось внимания.

Определенные  вещества могут вызывать генетические изменения. Последствия загрязнения такими поллютантами в полной мере скажутся только на последующих поколениях. Многие из таких веществ, а тем более их опасные концентрации даже не могли быть учтены при установлении ПДК, хотя эти вещества следует относить к наиболее опасным поллютантам.

Сказанное позволяет рассматривать ПДК  только как один и часто не самый  важный показатель быстрого воздействия  на человеческий организм некоторых (и далеко не самых опасных) загрязнителей окружающей среды.

Совершенно  не ясны и практически не учтены в ПДК последствия совместного воздействия на человека разных химических элементов (а тем более их токсичных соединений), находящихся в самых различных концентрациях. С одной стороны, ассоциация основных антропогенных загрязняющих веществ известна. В соответствии с законом ассоциаций химических элементов, образующих крупные техногенные геохимические аномалии, она определяется в основном уровнем развития науки и техники в период загрязнения. Однако, с другой стороны, учесть все возможные комбинации совместного воздействия этих поллютантов, к тому же находящихся в разных концентрациях, практически невозможно. К настоящему времени нет даже работ, рассматривающих суммарное влияние на организмы группы химических элементов с различными аномальными (повышенными и пониженными) концентрациями.

Ряд химических элементов, при недостатке последних в среде (или продуктах питания), замещается их геохимическими аналогами. При этом возникают многие довольно тяжелые болезни у растительных и животных (включая человека) организмов. К настоящем)' времени наиболее известными с этих позиций являются пары элементов Са—Sr, Ва; S—Se. Так, уровская болезнь (поражение скелета человека и животных — искривление позвоночника, поражение суставов, ломкость костей, выпадение зубов и т.д.) характерна лишь для районов с пониженным содержанием Са при избытке Ва и особенно Sr.

В районах с повышенным содержанием  в почвах Sc, переходящего в растения, наблюдается специфическое отравление этим элементом, получившее название алкалоз. Однако внесение кристаллической серы (и таже гипса) в почвы с тем же содержанием селена уменьшило содержание этого элемента в выращенном на этих почвах зерне с 12 до 4 мг/кг. При концентрации в зерне селена около 12 мг/кг поедающие его крысы, кролики, крупный рогатый скот, лошади через несколько месяцев умирали. Вскрытие показало поражение печени, а в некоторых случаях — почек, сердца и селезенки.

4.3 Геохимические  показатели оценки состоянии окружающей среды и ее изменений

Выступая  за ограничение использования в  практической деятельности экологов ПДК, следует предложить вместо них новые, более приемлемые показатели допустимых концентраций в конкретных природных условиях.

Такими  нормирующими показателями для отдельных  крупных регионов могут и должны служить местные фоновые содержания химических элементов в почвах, поверхностных и подземных водах, основных видах дикорастущих растений в конкретных геохимических ландшафтах. Определять местные фоновые содержания следует в геохимических ландшафтах, аналогичных изучаемым, но практически не подвергшихся техногенному воздействию. Это должно исключить влияние техногенеза на изменение величины природных фоновых концентраций. Определяя предполагаемый нормирующий показатель, можно объединять отдельные геохимические ландшафты в группы.

При установлении местных фоновых содержаний исследованиям следует подвергать достаточно большие территории. Такая структура представляет собой совокупность геохимических ландшафтов, ограниченную крупными (с монетарной точки -зрения) водоразделами и областями накопления материала, смываемого и переносимого по ее территории. Это требование позволяет обеспечить более точное определение фоновых содержаний, так как при больших площадях исследований резко уменьшается вероятность влияния на величину фонового содержания анализе» проб, отобранных из неучтенных, а потому и не исключенных из подсчетов геохимических, положительных и отрицательных аномалий как природного, так и техногенного генезиса.

Примером  довольно крупной биосферной структуры  может служить Южно-Русская, ограниченная с северо-запада Среднерусской и северо-востока Приволжской возвышенностями, с юга — Большим Кавказским хребтом, а с юго-запада и юго-востока такими областями накопления, как Азовское, Черное и Каспийское моря. Меньшей биосферной структурой является Причерноморская, территория которой ограничена Керченским проливом, Большим Кавказским хребтом, Бзыбским хребтом и Черным морем. Практически полностью обе структуры были изучены и систематически опробованы сотрудниками Новороссийского НИИ геохимии биосферы. Весьма своеобразными биосферными структурами являются Уральские горы, Тибет, Северный Кавказ.

Так как утверждение местных показателей, нормирующих концентрации загрязняющих веществ, у нас в стране проводится с учетом административного деления, то первое их предварительное определение можно делать для крупных областей, краев, республик.

Установление  местных фоновых содержаний химических элементов для больших регионов требует проведения в значительных объемах специальных эколого-геохимических исследований. В связи с этим пока чаще используются не местные фоновые, а кларковые содержания, рассчитанные для Земли в целом. Хотя использование их для оценки эко-геохимической ситуации в отдельных регионах не может считаться вполне корректным, тем не менее они яатяются объективными величинами, характеризующими концентрации элементов, при которых существует земная жизнь на современном этапе ее развития.