Методы и подходы к оценке экологического риска

Методы и подходы к оценке экологического риска

Для решения поставленной задачи о взаимодействии поллютантов и окружающей среды разработан ряд подходов на основе эко­логической оценки риска. Их применяют в случаях, когда не­возможно дать однозначный ответ о воздействии химического за­грязнения на здоровье человека и состояние окружающей среды. Однако поскольку вредное воздействие проявляется практически всегда и варьирует лишь степень нанесения ущерба, то требуемыйответ должен содержать в себе оценку именно вероятности прояв­ления экологического риска.

Оценка экологического риска (ОЭР)— процесс оценки вероятно­сти возникновения обратимых или необратимых изменений в биогеохимической структуре и функциях экосистем в ответ на ан­тропогенное воздействие.

Антропогенное воздействие зачастую обозначается термином «стрессор», под которым понимается воз­действующий агент (вещество) химической, биологической или физической природы. Воздействие стрессоров можно наблюдать во всех звеньях биогеохимических трофических цепей — от мик­роорганизмов до человека, в том числе от индивидуума до попу­ляции или экосистемы. Следовательно, промышленные химикаты или пестициды представляют собой примеры химических стрессо­ров: они постоянно или периодически поступают в окружающую среду и вызывают токсическое воздействие. Токсическое воздей­ствие, в свою очередь, может быть обратимым или необратимым (летальным).

Экологическая оценка риска дает возможность определить ве­роятность появления обратимых или необратимых эффектов в эко­системах в ответ на поступление химического (биологического, физического) стрессора и принять те или иные меры по предотвра­щению вредного воздействия. Существуют аналогичные подходы к соответствующей оценке риска и для здоровья населения. Однако в дополнение к оценке вероятности экологического риска необходи­мо разработать и механизмы страхования этого риска.

Последовательность при оценке экологического риска

1. Сбор информации:

-ознакомление с экологическим законодательством;

- контакты с местными экологическими и юридическими представителями;

-ознакомление с экотоксикологическими базами данных;

- сбор информации о характеристиках изучаемых химикатов.

2. Определение экологического воздействия:

- сбор существующей информации;

- определение оценки и достоверности собранной информации, первичный анализ неопределённости;

- проведение дополнительных экспериментальных исследований при необходимости;

- использование количественно-структурных взаимоотношений для первичной оценки новых химикатов;

-выбор наиболее чувствительных тест-культур для определения уровня токсичности.

3. Характеристика риска:

-сравнение концентраций химических веществ с существующими санитарно-гигиеническими нормативами;

- идентификация уровня опасности для популяции.

4. Управление риском: -меры регулирования эмиссии поллютантов (запрет, ограничение);

- осуществление постоянного и периодического мониторинга;

- создание эколого-экономических моделей для определениянаправленности инвестиций;

- повторение процесса ЭОР для химикатов при увеличении их производства, авариях, появлении новой информации.

Агрономические руды

АР – горные породы и минералы, содержащие элементы питания растений: фосфор P(апатиты, фосфориты), калий K(калийные соли), азотN (природные натриевая и калиевая селитра), кальцийCa (мел, известняк, доломит, гипс), бор Bи медьCu (борные и медные руды) и др.

Районы добычи агрономических руд. При добыче апатитов на Кольском лолуострове в числе примесей, загрязняющих окружающую среду и создающих риск для здоровья человека, попадают Р, Аs, Y(фосфор, мышьяк, иттрий) и редкоземельные элементы: Sr, РЬ, Сd, Sn (стронций, свинец, кадмий, олово). Подземные воды щелочных массивов обогащены F, Li, Nb, (фтор, литий, ниобий) редкими землями, имеют высокую щелочность, способствующую миграции многих элементов, содержащихся в рудах. Осадочные фосфориты обогащены Sr, редкоземельными элементами, F, Y, V(ванадий). Влияние добычи на ландшафты изучено слабо. Более существенно влияние продуктов переработки апатитовых и фосфоритовых руд — фосфорных удобрений на загрязнение агроландшафтов.

Урбогеохимические провинции

Геохимические провинции — участки земной коры, отличающиеся повышенным или пониженным содержанием какого-либо химического элементов.

С понятием города неразрывно связан термин «урбанизация» — возникновение и постоянное увеличение площади и численности населения городов, приобретение сельскими поселениями городских признаков, повышение роли городов в социально-экономическом развитии общества, формирование городского населения, ведущего специфический образ жизни, а также «городских» популяций растений и животных. В понятие урбанизации входит и процесс формирования городских ландшафтов как особой сферы организации поверхности Земли в пределах городов и городских агломераций. Неотъемлемым признаком городов является и постоянно возрастающее загрязнение окружающей среды.

Критерии выделения городов

Трудности в формулировке определения городов получили свое отражение при выделении их среди прочих населенных пунктов. Одним из самых распространенных подходов к этой проблеме является формальный, при котором главным критерием является численность населения. Такой подход используется, например, в Дании, где населенный пункт, в котором проживает более 250 жителей, считается городом. Однако чаще всего с формальным подходом сочетается функциональный, в котором помимо численности жителей учитывается характер их трудовой деятельности. Так, в России для придания статуса города необходимо, чтобы75 % жителей населенного пункта были заняты в несельскохозяйственной сфере, а также численность населения должна составлять не менее 12 тыс. человек.

Единой для всех стран методики выделения городов мира не существует, хотя ООН предлагает считать городами поселения с 20 тыс. жителей или больше. Часто городами называют поселения с меньшим, чем пороговое значение, числом жителей. Как правило, это связано с сохранением исторического статуса города. Например, г. Верея в прошлом был довольно крупным городом, но с течением времени утратил свое значение и его численность сократилась до нескольких тысяч человек.

13. Экологические проблемы урбанизации

Одна из важнейших общемировых проблем — урбанизация, или быстрый рост городов и городского населения. Этот процесс отно­сится к категории важнейших глобальных изменений. В 1996 г. го­родское население мира составляло 2,64 млрд чел, или 46 % всего населения. На фоне общего роста численности населения мира го­родское население за 1990—1995 гг. увеличивалось со скоростью 2,5 % за год, тогда как сельское — всего лишь 0,8 %. Ежедневно к городскому населению развивающихся стран мира добавляется около 150 тыс. чел.

Основные непосредственные причины роста численности го­родского населения: миграции людей в города из сельской местно­сти, а также и из других стран и прирост населения в городах бла­годаря превышению рождаемости городского населения над его смертностью.

Рост численности городского населения в недавнем прошлом и на ближайшую перспективу столь же впечатляющий (табл. 5.1).

Таблица 5.1. Рост городского населения мира (по Голубеву, 1999) Континент Численность, млн чел. Доля городского населения, % Африка Европа С. и Ц. Америка Ю. Америка Азия Океания Мир

Экологические проблемы урбанизации заметно различаются в развитых и развивающихся странах. Чрезвычайно быстрый рост городов беднейших стран приводит к резко усиливающемуся дав­лению на окружающую среду. Оказываются перегруженными все системы жизнеобеспечения, без которых город не может сущест­вовать, и их рост не поспевает за приростом населения. К этим минимально необходимым системам относят водоснабжение, ка­нализацию, сбор и переработку мусора, электроснабжение, а так­же системы образования, медицинской помощи и социального обеспечения. В результате создается обстановка, опасная для жиз­ни и здоровья жителей городов. Более 300 млн жителей городов не имеют источников поигодной питьевой волы, а более 500 млн

человек, живущих в городах, не имеют доступа даже к простей­шим туалетам. В развивающихся странах от 30 до 70 % городского мусора не убирается. Он постепенно накапливается, в особенно­сти в зонах, где проживает самое бедное население. Такие зоны мало напоминают город, но именно на таких территориях прожи­вает значительная часть населения, которое лишь условно можно назвать городским.

В развитых странах некоторые важные геоэкологические про­блемы городов в той или иной степени решаются за счет больших финансовых вложений. Известно, что для решения экологических проблем необходимо тратить 3—5 % общего городского бюджета. Например, во многих городах за последние десятилетия улучши­лось качество воздуха и воды. В Токио в 1960-х годах полицейские, управлявшие уличным движением, нуждались в кислородных мас­ках. Сейчас состояние воздуха стало значительно лучше. Аналогич­ное улучшение отмечается в ряде крупных городов Европы и Се­верной Америки.

15. Городские экосистемы.

Урбоэкосистема (городская экосистема) — пространственно-ограниченная природно-техногенная система, слож­ный комплекс взаимосвязанных обменом вещества и энергии авто­номных живых организмов, абиотических элементов, природных и техногенных, создающих городскую среду жизни человека, отве­чающую его биологическим, психологическим, этническим, трудо­вым, экономическим и социальным потребностям. Состоит она из взаимосвязанных и взаимопроникающих подсистем (сред): квази-природной (преобразованной географической среды), ландшафтно-архитектурной, социально-экономической, общественно-про­изводственной. Связь между ними столь велика, что практически ни одна из них в отдельности не может выполнять свои функции, и в то же время отсутствие одной из подсистем влечет разрушение урбоэкосистемы в целом.

Город — антропоэкологическая система, динамическая сово­купность, составленная проживающим населением, его антропо­генной деятельностью и освоенной территорией. Вместе с тем го­род — это природно-антропогенная система. Основными системо­образующими факторами (элементами системы) являются человек (он сам и все виды деятельности, осуществляемой в пределах го­родской территории) и природная среда (рельеф, геология, климат, воды и т. д.). Взаимодействие этих двух факторов и создает специ­фическую урбоэкосистему и присущую ей специфическую природ­но-антропогенную городскую среду. Эта экосистема развивается и изменяется преимущественно в результате управления антропоген­ными процессами, смены социально-экономических функций, возлагаемых на данный город и в значительно меньшей степени за счет саморазвития.

Геохимия городов

Города как источники загрязнения окружающей среды. Экологическая опасность загрязнения природной среды круп­ных промышленных городов и мегаполисов мира, стала одной из самых актуальных проблем современности.

Крупные промышленные города являются центрами концен­трации не только населения, но и значительных масс техногенных веществ, поступающих вгородскую среду с промышленными, транспортными и муниципальными выбросами, отходами и стока­ми. Находясь в той или иной среде, эти продукты производствен­но-хозяйственной деятельности человека формируют техногенные геохимические аномалии веществ в различных ком­понентах ландшафта. Такие аномалии служат вторичными источ­никами поступления поллютантов в пригородные зоны, увеличи­вая тем самым радиус действия загрязнения экосистем вокруг про­мышленных центров.

Интенсивная техногенная нагрузка в крупных городах обуслов­лена, как правило, чрезмерной концентрацией промышленных производств, быстрым ростом численности транспортных средств, низким уровнем внедрения энергосберегающих и малоотходных технологий и рядом других экономических и социальных причин.

Миграция загрязняющих веществ. Огромное значение имеет техногенная миграция, во многом определяемая приуроченностью к той или иной функциональной зоне города. С этим связаны многие количественные параметры техногенного загрязнения, характер трансформации и деградации биологического круговорота и др.

Экологические блоки промышленного города, между которыми формируются техногенные потоки загрязняющих веществ, условно делят на три группы:

• источники выбросов, к которым относят промышленный комплекс города, городское жилищно-коммунальное хозяйство и транспорт;

• транзитные среды, непосредственно принимающие выбросы, где происходит транспортировка и частичная трансформация за­грязняющих веществ: атмосфера города, атмосферные выпадения (дождь, снег, пыль), временные и постоянные водотоки, поверхно­стные водоемы (пруды, озера, водохранилища), грунтовые воды;

• депонирующие среды, в которых накапливаются и преобразу­ются продукты техногенеза: донные отложения, почвы, растения, микроорганизмы, го­родские сооружения, население города.

Геохимический мониторинг городских ландшафтов. Организация мониторинга в городе пока не учитывает ландшафтно-геохимиче­скую дифференциацию городской среды. Необходимо понимать дальнейшую судьбу загрязняющих веществ в городской среде, где они могут мигрировать, а где аккумулироваться. Какова экологиче­ская опасность их вторичных концентраций, насколько большие массы загрязнителей уже успели накопиться в городских ландшаф­тах и не сможет ли какое-либо изменение внешних факторов — климатических, гидрологических, геохимических или биогеохимических — привести к взрыву этих «химических бомб» замедленного действия.

Агрогеохимические провинции

В глобальном масштабе под распаханными землями занято 12 % суши; 25 % используется под пастбища. В целом агроландшафты занимают около 37—40 % всей наземной части Земли.

В агрогеохимических провинциях для достижения максималь­ной сельскохозяйственной продукции, как правило, используют высокие дозы агрохимикатов, что приводит к загрязнению среды, зачастую превышающему допустимые экологические нормы. С рос­том распаханности, которая достигает в ряде стран западной Евро­пы и Юго-восточной Азии, а также в черноземной зоне России 85—90 %, усиливается загрязнение почв и природных вод остатка­ми минеральных удобрений, пестицидов и других средств химиза­ции.

Антропогенное влияние в агрогеохимических провинциях свя­зано с агротехногенезом, который проявляется в локальном, регио­нальном и глобальном масштабах. В регионах интенсивного земле­делия (западная, южная и центральная Европа, юго-восточная, южная и восточная Азия, северная Африка) последствия агротехногенеза зачастую сопровождаются масштабным загрязнением по­верхностных и подземных вод, загрязнением и деградацией земель. В отдельных регионах Европы и Китая наблюдается и загрязнение атмосферы.

Выделяют прямое и косвенное влияние агротехногенеза. Пря­мое влияние связано с химизацией сельского хозяйства и агротехногенной обработкой земли, косвенное проявляется вследствие про­цессов гидромелиорации, эрозии почв, обезлесения, опустынива­ния и других процессов трансформации и деградации ландшафтов. Это влияние сопровождается преимущественно площадным (при­менение агрохимикатов) и линейно-площадным (орошение) рас­пространением загрязнения в агрогеохимических провинциях.

Содержание нитритов в грунтовых водах

Анализ ландшафтно-биогеохимического баланса азота показал, что во многих регионах мира превышение приходных составляющих цикла азота над расходными достигает 20— 50—75 кг/га в год. При условиях, благоприятствующих вымыванию азота из почвенной толщи, этот избыточный азот в значительной степени оказывается в грунтовых водах, увеличивая содержание в них нитратов.

Среднее содержание нитратов в геологических грунтовых водах, не подверженных современному антропогенному загрязнению, составляет от 2 до 10 мг/л. Значительно более высокими величинами характеризуются грунтовые воды верхних водоносных горизонтов (2—20 м), подвергающиеся постоянному загрязнению.

Многолетний мониторинг содержания нитратов в грунтовых водах на территории Московской области, показал, что в более 30 % всех проб содержание нитратов превышало 45 мг/л. Более детальные исследования, выполненные в пределах водосборов малых рек центра России, позволили установить наличие связи между содержанием нитратов в грунтовых питьевых водах, механическим составом почв и дозами применяемых минеральных удобрений.

Сельскохозяйственное загрязнение грунтовых вод нитратами, так же как и другими поллютантами (например, пестицидами), наблюдается в США, Дании, Франции, Испании, Англии.

Загрязнение грунтовых вод различными поллютантами, в том числе и нитратами, является серьезной проблемой.

Рост содержания нитратов в грунтовых водах обостряется слабым водообменом между различными горизонтами грунтовых вод и относительно низкой скоростью нисходящей миграции азота.

Методы и подходы к оценке экологического риска

Для решения поставленной задачи о взаимодействии поллютантов и окружающей среды разработан ряд подходов на основе эко­логической оценки риска. Их применяют в случаях, когда не­возможно дать однозначный ответ о воздействии химического за­грязнения на здоровье человека и состояние окружающей среды. Однако поскольку вредное воздействие проявляется практически всегда и варьирует лишь степень нанесения ущерба, то требуемыйответ должен содержать в себе оценку именно вероятности прояв­ления экологического риска.

Оценка экологического риска (ОЭР)— процесс оценки вероятно­сти возникновения обратимых или необратимых изменений в биогеохимической структуре и функциях экосистем в ответ на ан­тропогенное воздействие.

Антропогенное воздействие зачастую обозначается термином «стрессор», под которым понимается воз­действующий агент (вещество) химической, биологической или физической природы. Воздействие стрессоров можно наблюдать во всех звеньях биогеохимических трофических цепей — от мик­роорганизмов до человека, в том числе от индивидуума до попу­ляции или экосистемы. Следовательно, промышленные химикаты или пестициды представляют собой примеры химических стрессо­ров: они постоянно или периодически поступают в окружающую среду и вызывают токсическое воздействие. Токсическое воздей­ствие, в свою очередь, может быть обратимым или необратимым (летальным).

Экологическая оценка риска дает возможность определить ве­роятность появления обратимых или необратимых эффектов в эко­системах в ответ на поступление химического (биологического, физического) стрессора и принять те или иные меры по предотвра­щению вредного воздействия. Существуют аналогичные подходы к соответствующей оценке риска и для здоровья населения. Однако в дополнение к оценке вероятности экологического риска необходи­мо разработать и механизмы страхования этого риска.