Стратегия взаимодействия общества и природы

Благодаря  фактору уничтожения животных в целях защиты сельскохозяйственных и промышленных объектов  подвержен угрозе исчезновения 21 вид. К ним относятся: крупные кошки, выдры, псовые и крупные обезьяны. Из других классов угроза исчезновения преследует 2 вида крокодилов и 2 вида крупных хищных птиц.

И, наконец, последняя из основных причин – случайное уничтожение позвоночных животных. Она угрожает исчезновению 7 видов млекопитающих, 4 видам рептилий и 1 виду рыб. В основе этой причины лежит попутный улов или промысел других видов животных. Это происходит, главным образом, в бассейнах Мирового океана.

Все эти причины относятся только к позвоночным животным. А как обстоят дела с беспозвоночными? В силу малоизученности этой огромной армии животных трудно определить число видов, находящихся на грани исчезновения.

На уровне отдельных организмов:

1. Физиологические и биохимические изменения.
2. Психологические нарушения.
3. Поведенческие нарушения.
4. Сокращение или отсутствие воспроизводства.
5. Мутации.
6. Врожденные уродства.
7. Раковые заболевания.
8. Увеличение смертности.

На уровне популяций

1. Снижение или увеличение численности популяции. Изменения в возрастной структуре (старые, молодые или слабые особи не выживают).
2. Естественный    отбор     наследственных     черт,     способствующих выживанию в условиях экологического стресса.
3. Потеря      генетического     разнообразия     и      приспособляемости. Вымирание.

На уровне сообществ и экосистем.

1. Нарушение энергетического потока.
• Увеличение или уменьшение потока солнечной энергии.
• Изменение теплоотдачи.
• Изменения в трофической структуре пищевых цепей.
2. Нарушение химических циклов.

• Уменьшение запасов основных питательных веществ.

• Чрезмерное поступление питательных элементов.

3. Упрощение.

• Сокращение видового разнообразия.
• Сокращение или исчезновение мест обитания и экологических ниш.
• Упрощение пищевых цепей.
• Возможное снижение устойчивости.
• Возможная гибель экосистемы.

Оценка загрязнения растительности

Одной из важнейших экологических проблем Республики Казахстан является загрязнение объектов окружающей среды свинцом. Длительное функционирование промышленных предприятий, имеющих в составе выбросов свинец, использование этилированного свинца автотранспортом привело к загрязнению данным металлом значительных площадей, расположенных в различных областях республики. Особенно остро проблема свинцового загрязнения объектов окружающей среды стоит в Южно-Казахстанской области, где в результате многолетней работы свинцового комбината сложилась зона «исторического» загрязнения свинцом почвы на значительной территории г. Шымкента.

Опасность свинцового загрязнения обусловлена высокой токсичностью элемента для человека, в первую очередь для детей. Для свинца характерно длительное отсутствие выраженной симптоматики свинцовой интоксикации при наличии функциональных и органических повреждений в органах и системах, многие из которых могут быть необратимыми. Это обуславливает необходимость разработки методов реабилитации и снижения экологических рисков, связанных с воздействием свинца.

Целью данного исследования была оценка загрязнения окружающей среды Республики Казахстан свинцом, разработка системы мониторинга и реабилитации загрязненных территорий. Исследование выполнялось по заданию Министерства охраны окружающей среды РК в рамках проекта "Комплексная оценка загрязнения окружающей среды свинцом и разработка технологии реабилитации и снижения экологических рисков"

В рамках исследования, проводившегося в течение 2007-2009 годов, был выполнен значительный объем работ, позволивший сформировать основу для эффективного решения проблемы снижения экологических рисков, связанных с воздействием свинца.

В Казахстане действуют крупные металлургические предприятия (Усть-Каменогорский металлургический комплекс АО «Казцинк», АО «ПК «Южполиметалл» и др.), вокруг которых образовались обширные биогеохимические провинции. Ежегодно в Казахстане с промышленными выбросами в атмосферный воздух поступает более тысячи тонн свинца. «Лидерами» в этом процессе являются Карагандинская, Восточно-Казахстанская и Южно-Казахстанская области, на долю которых приходится 99,8% от общего объема выбросов свинца в стране.

В конце 90-х-начале 2000-х в Республике Казахстан с участием американских специалистов проводились комплексное исследование по оценке риска влияния свинцового загрязнения на здоровье детей дошкольного возраста. Было установлено, что 20,7% обследованных детей имело содержание свинца в крови выше нормы. Минимальная доля детей с повышенным уровнем свинца в крови имела место в г. Павлодаре (4%), максимальная – в Шымкенте (65%). Были выделены зоны с чрезвычайно высоким уровнем содержания свинца в почве. Например, в почвенном покрове на территории детских дошкольных учреждений города Шымкента содержание свинца в почве достигало показателя 24900 мг/кг при действующем казахстанском нормативе 32 мг/кг.

Итак, наиболее неблагоприятная остановка сложилась в г. Шымкенте, где в течение более полувека работа свинцового комбината сопровождалась массивным поступлением данного токсичного элемента в атмосферный воздух, который с пылевыми частицами оседал на почве, поступал в растения. Сейчас ситуация кардинально изменилась - выбросы в атмосферный воздух от предприятия существенно снизились, но «свинцовая» проблема осталась. Это обусловлено интенсивным загрязнением почвенного покрова, который сам теперь является источником поступления металла в сопредельные среды и организм человека.

В процессе настоящего исследования нами было проведено определение содержания свинца в почве, местной овощной продукции, молоке коров, кормовых растениях, воде открытых водоемов и питьевой воде.

Для сравнительной оценки уровня накопления свинца в объектах окружающей среды в зависимости от близости к территории свинцового завода были выбраны 3 зоны: до 500м, 500-1000м, 1000-1500м.

Исследование содержания свинца в почвенном покрове проводили с использованием переносного рентгено-флуоресцентного спектрометра XRF.

Было установлено превышение норматива содержания свинца в почве (ПДК) во всех отобранных пробах. Причем, по мере удаления от завода концентрация свинца в почве уменьшалась: в первой зоне содержание свинца в почве превышало ПДК от 163 до 17,28 раз; во второй зоне - от 26,47 до 1,16 раз; в третьей зоне - от 9,06 до 3,28 раз.

Анализ проб воды (вода открытых водоемов, колодцы, водопроводная вода) на содержание свинца превышений гигиенических нормативов не выявил.

Анализ содержания свинца в овощной продукции, также как и при анализе почвы, был проведен в зависимости от степени удаления приусадебных участков от свинцового комбината. Согласно полученным данным, максимальное содержание свинца установлено в картофеле (в среднем 3,2 ПДК в 1 зоне). Повышенных содержаний свинца в болгарском перце, помидорах и огурцах не обнаружено. Следовательно, на приусадебных участках, расположенных на расстоянии до 500 м. от территории свинцового завода, не рекомендуется выращивать картофель. Снижение риска поступления свинца в организм населения можно достичь также путем ограничения количества употребления в пищу картофеля, выращенного на приусадебных участках, а также путем употребления преимущественно молодого картофеля.

Места выпаса скота также были разделены на зоны по мере удаления от свинцово-цинкового завода. На пастбище рядом со свинцовым комбинатом содержание свинца в почве превышало допустимую норму в 64 раза. Во второй зоне превышение гигиенического норматива содержания свинца в почве варьировало в пределах 53,19 – 2,25 ПДК, а в третьей зоне – 6,25-1,28 ПДК.

Превышение норматива по содержанию свинца было установлено и в кормовой растительности, что не могло не сказаться на качестве молока коров, выпас которых производился в указанных зонах.

Во всех пробах молока зарегистрировано превышение нормы от 1,83 до 8,13 раз. Повышенное содержание свинца в молоке показывает, что местным жителям желательно ограничить употребление молока коров, пасущихся вблизи завода, а выпас животных надо проводить на большем расстоянии от источника загрязнения. Отсутствие у населения информированности о высоком риске попадания свинца в молоко коров в случае выпаса животных в загрязненной зоне приводит к тому, что зачастую животные пасутся вблизи территории свинцового предприятия

Таким образом, загрязнение почвенного покрова г. Шымкента свинцом приводит к поступлению металла в овощи и кормовую растительность, молоко коров, что, в свою очередь, способствует поступлению свинца в организм жителей с продуктами питания.

Учитывая, что наиболее уязвимым контингентом являются дети, нами было определено содержания свинца в крови 37 детей г. Шымкента, проживавших в зоне, длительное время находившейся под влиянием выбросов свинцового комбината. В исследовании участвовали дети, у которых в плановом порядке производился отбор крови в лабораторном отделении поликлиники.

Экспресс-анализ содержания свинца в крови детей осуществлен с помощью современного портативного прибора американского производства: ESA Lead Care Blood Testing System, позволяющего получить результаты в течение нескольких минут.

Уровень свинца, превышающий 10 мкг/дцл, был выявлен у 82 % обследованных, причем у двух детей содержание свинца в крови достигало значения 65 мкг/дл, что 6,5 раз превышало нормативный уровень. Средний показатель содержания свинца в крови составил 19,45 мкг/дл.

Установленные высокие уровни содержания свинца в крови практически всех обследованных детей указывают на необходимость проведения мероприятий по предотвращению попадания свинца в организм детей и снижению существующего повышенного уровня.

Все мероприятия, направленные на снижение риска воздействия свинца на здоровье населения, можно разделить на две большие группы: предотвращающие попадание свинца в организм детей, снижающие существующий уровень свинца в крови и повышающие резистентность организма ребенка к свинцовой экспозиции (биологическая профилактика).

Для условий г. Шымкента методом, кардинально снижающим вероятность поступления свинца в организм, является очистка почвенного покрова.

Согласно международному опыту, факторами, определяющими выработку решений по очистке от свинца конкретной территории, являются установление местных особенностей миграции свинца в объектах окружающей среды и оценка риска поступления свинца в организм населения. Для этого используют следующие процедуры:

• прогноз содержания свинца в крови детей дошкольного возраста с учетом местной специфики концентрации Pb в почве, воздухе и пыли внутри помещений на основании применения Интегрированной Биокинетической Модели (USEPA’s IEUBK);
• выявление местной специфики значений биодоступности Pb in-vitro;
• сравнение модельных результатов с фактическим содержанием значений Pb в крови детей региона;

Именно эти критерии являются определяющими при выборе методики реабилитации.

На основании использования биокинетической модели IEUBK было установлено, что очистка почвы до концентрации свинца в размере 400 мг/кг и менее вместе с эффективной, постоянной образовательной программой населения и контролем над выбросами свинцового завода обеспечит ситуацию, когда примерно у 95% детей уровень свинца в крови будет составлять менее 15 мкг/дл. У 72% детей уровень свинца в крови составит менее 10 мкг/дл. Это значительно улучшит нейроповеденческий статус и состояние здоровья детей в Шымкенте. Таким образом, местным критерием очистки почвы в данном городе, то есть уровнем содержания свинца в почве, ниже которого очистку можно не проводить, является показатель, равный 400 мг/кг.

В рамках настоящего проекта было проведено исследование по выбору наиболее подходящих реагентов для проведения ремедиации почвенного покрова в г. Шымкенте. Исследование было выполнено с участием американских ученых, представителей CDM International Inc. (CDM) и Chemistry & Industrial Hygiene Inc. (C&IH) (г. Денвер, Колорадо). Американскими специалистами были изучены возможности очистки, основанные на определении биодоступности свинца в пробе почвы после обработки ее различными стабилизирующими и минерализирующими веществами. Химикаты добавлялись в почву для стабилизации и химического преобразования свинца до концентраций, приемлемых в соответствии с критериями оценки риска.

В пробах почвы проводилось определение общего количества свинца. Одновременно, проводился тест на биодоступность. Используемый тест на биодоступность in-vitro был разработан д-ром Джоном Дрекслером, Университет Колорадо. Д-р Дрекслер выявил высокую степень корреляции (R2 = 0,92) между биодоступностью в тканях животных и результатами биодоступностью свинца in vitro.Тест на бионакопление in-vitro показал, что в пробах почвы из г.Шымкента доля биологически усваиваемого свинца по отношению к общему количеству составляла от 93% до 100%.

Исследование, направленное на выбор оптимального реагента для стабилизации, позволило установить, максимальный эффект снижения биодоступности свинца в пробах почвы достигается при использовании химического реагента компании Solucorp, действие которого основано на сульфидном осаждении свинца в нерастворимый PbS (галенит).

В результате проведенного исследования были предложены основные пути очистки почвенного покрова в г. Шымкенте от свинца:

• Удаление и захоронение высоко загрязненной почвы в специально отведенных местах;
• Специальная обработка почвы, снижающая подвижность свинца – без удаления;
• Покрытие загрязненной почвы различными материалами (например, почвой, почвой с растительностью, глиной, асфальтом и т.д.);
• Смешивание с менее загрязненной почвой на глубине для снижения концентрации свинца ниже уровня, установленного для целей очистки в данном регионе;
• Организационный контроль (запрет доступа с использованием различных методов, таких как заборы и барьеры);
• Создание чистых спортивных и игровых площадок (площадки с искусственной поверхностью, которая может подвергаться очистке, или покрытых песком, который можно промывать);
• Отсутствие действий (концентрация свинца в почве ниже критерия очистки)