Научная статья на тему 'О новой концепции и методология экологического мониторинга и охраны природы'

О новой концепции и методология экологического мониторинга и охраны природы Текст научной статьи по специальности «Экологические биотехнологии»

452
47
Поделиться

Аннотация научной статьи по экологическим биотехнологиям, автор научной работы — Николаевский B. C.

The industrial pollution of an environment now on the Earth exceeds a safe load in 5-6 times. The modern methodology of ecological monitoring based on the control in separate background points of the various countries, is obsolete and consequently is not always effective. By us are developed and proved: scientific bases of quality of air, system of methods of indication of pollution of an environment and condition of ground ecological systems new concept both methodology of ecological monitoring and protection of a nature. Three new postulates of ecology and monitoring are formulated.

Похожие темы научных работ по экологическим биотехнологиям , автор научной работы — Николаевский B. C.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Текст научной работы на тему «О новой концепции и методология экологического мониторинга и охраны природы»

3. Егоров Ю.А., Леонов С.В. Миграция радионуклидов аварийного выброса в экосистеме водоема-охладителя Чернобыльской АЭС в послеаварий-ный период. // Экология регионов атомных станций. Вып.1 - М.: ЯО СССР, 1994. С.89-104.

4. Суздалева А.Л. Унифицированная методика исследования экологического состояния водоема-охладителя АЭС. // Экология и развитие северо-запада России. Тез. докл. 3-й международн. конф. Спб.: 1998. С.280-281.

5. Суздалева А.Л., Безносов В.Н. Экологические последствия изменения режима стратификации озера Удомля (водоема-охладителя Калининской АЭС). //Пробл. региональной геоэкологии. Тверь: Изд. Тверск. гос. унта, 1999. С.46-47.

О НОВОЙ КОНЦЕПЦИИ И МЕТОДОЛОГИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА И ОХРАНЫ ПРИРОДЫ

B.C. Николаевский (МПФ Атомэиергопроект. г. Москва)

The industrial pollution of an environment now on the Earth exceeds a safe load in 5-6 times. The modem methodology of ecological monitoring based on the control in separate background points of the various countries, is obsolete and consequently is not always effective.

By us are developed and proved: scientific bases of quality of air, system of methods of indication of pollution of an environment and condition of ground ecological systems new concept both methodology of ecological monitoring and protection of a nature. Three new postulates of ecology and monitoring are formulated.

Ухудшение экологической ситуации на Земле в целом и во многих промышленных странах стало неоспоримым фактом [4,6] уже во второй половине XX века. Это способствовало пересмотру старых концепций организации контроля за природной средой, охраны природы и поиску новых эффективных методов оценки загрязнения среды и состояния биоты на всех уровнях ее организации, разработке новых экологических нормативов допустимых антропогенных воздействий на природные системы.

В значительной мере на основе достижений современной экологии утвердилось мнение [4,2], что изучение любых нарушений в природе должно вестись только с помощью методов дем- и синэкологии. Вместе с тем в коммунальной гигиене качество воздуха и воды до сих пор нормируется на осно-

18

ве и с использованием физиологических (принцип порогового действия), а нсэкологических методов. С другой стороны, существует широкий спектр работ и исследований (ОВОС, мониторинг), где до сих пор используется оценка воздействий на природную среду с помощью физико-химических анализов различных объектов и проб (воздух, вода, почва, растения) и сравнения полученных показателей с ПДК, ПДС или фоновыми уровнями ингредиентов. Следовательно, возникло противоречие: современная экология научно обосновала экосистемный подход в решении проблем охраны природы и провозгласила приоритет своих методов изучения их, а в практике используется до сих пор антропоцентристская методология охраны природы и неэкологические нормативы допустимого загрязнения среды.

Эта ситуация заставила исследователей и нас искать и разрабатывать методы био- и фитоиндикации загрязнения среды и состояния биоты и сообществ. Разработка системы методов фитоиндикации загрязнения атмосферного воздуха и состояния наземных экосистем позволит решать многие экологические проблемы и проводить мониторинг на современном научном уровне [1,5,6,10]. С помощью их можно: 1- определять распространение поллютантов по территориям и выявлять зоны с разными уровнями загрязнения; 2- давать оценку влияния разных уровней загрязнения среды на природные системы; 3- определять критические уровни / нагрузки антропогенных воздействий на разные типы наземных экосистем; 4- разрабатывать прогнозы развития экологической ситуации в регионах при разных выбросах поллютантов и загрязнения атмосферною воздуха; 5- рационализировать и совершенствовать программу и методы экологического мониторинга и контроль за экологической безопасностью промышленных объектов.

Нами разработана и обоснована система методов (около десятка) фитоиндикации загрязнения атмосферного воздуха и состояния наземных экосистем, экологического зонирования территорий, удовлетворяющих требованиям современной экологии. Это позволило сделать ряд важных методологических обобщений [6,7,8,10] для прикладной экологии, экологического мони« торинга и охраны природы. Они касаются нормирования качества атмосферного воздуха доя биоты, роли фитоиндикации и фитомониторинга в структу* ре экологического мониторинга, роли методов классических наук в экологии и мониторинге и др.

Сформулированы и обоснованы три новых постулата экологии и мониторинга. «Качество среды следует определять в первую очередь и преимущественно по реакциям на загрязнители автотрофов или продуцентов» (Первый постулат), так как последние: 1- более чувствительны к большинству промышленных поллютантов; 2- являются материальной (автотрофный первичный синтез органических веществ) и энергетической основой жизни других царств биоты, включая и человека; 3- играют существенную роль в регуляции микроклимата и чистоты среды. Поэтому также «фитомониторинг следу-ет рассматривать как важнейшую основу био- и экологического мониторинга» (Второй постулат), а «фитоиндикацию - как важнейший экологический метод индикации качества среды» (Третий постулат). Эти постулаты стали

19

основой нашей новой концепции и методологии экологического мониторинга.

Система методов фитоиндикации позволяет осуществлять работы по ОВОС и мониторингу круглый год в любых физико - географических условиях и геоботанических зонах, при любом составе фитоценозов, как в естественных и культурных экосистемах, так и в урбоэкосистемах. При этом физико - химические анализы ингредиентов в пробах можно свести к минимуму. В отличие от биогеоценотических методов исследований, требующих огромных физических и материальных затрат, нашими методами можно осуществлять оценку состояния наземных экосистем крупного региона и даже области на современном экологическом уровне с минимальными (на 3 порядка и более) затратами и временем. При этом полезно использовать методологию выбора пробных площадей (критические экосистемы и экоучастки), разработанную Ю.А. Егоровым [3].

Среди разработанных нами методов фитоиндикации высокой чувствительностью к широкому диапазону уровней загрязнения воздуха и к минимальным концентрациям ингредиентов обладают три метода: I- «Эффект пероксидиза»; 2- лихенометрический метод; 3- замедленная флуоресценция. Несколько менее чувствительны: «Эффект аскорбиновая кислота» и дендро-хронологический. Нами в значительной мере усовершенствован метод лихе-ноиндикации загрязнения воздуха. Предложено определять на пробной площади (100 деревьев хвойных пород и 100 деревьев лиственных диаметром 26 и более см) количество видов лишайников, процент заселенных деревьев, высоту и плотность заселения коры. Индекс чистоты воздуха (ИЧВ) на пробной площади включает 7 параметров лнхенофлоры, что повышает точность оценки чистоты воздуха. Разработаны методика и формулы расчета ИЧВ для территорий, где могут отсутствовать или хвойные, или лиственные породы и для урбоэкосистем, а также без специального определения видов лишайников.

Работы по экологическому мониторингу (Программы ГСМОС и ЕГСЭМ РФ) представляют комплексные исследования с помощью унифицированных методов лишь в отдельных пунктах Земли и странах в фоновых регионах (на 8 биосферных и 117 базовых станциях). Территории промышленных регионов и мегаполисах не охвачены этими программами и исследованиями. В связи с глобальным и особенно региональным повышением уровня промышленного загрязнения среды назрела необходимость перехода от точечного и локального фонового мониторинга к пространственному, территориальному, всеобъемлющему и постоянному мониторингу. В этом случае методология мониторинга и работ по ОВОС должны быть совершенно иными, чем в названных программах. Экологический мониторинг должен начинаться с инвентаризации состояния природной среды на всей территории страны или вначале в промышленных и урбанизованных регионах, где техногенез и рекреация превышают допустимый или критический уровень и заметны признаки дигрессии экосистем. Впоследствии экологический мониторинг подобного типа может быть расширен на большую часть территории

20

страны. В отдаленных от промышленности и городов территориях (расстояние 200 и более км) может проводиться выборочно эпизодически по сокращенной программе мониторинг состояния наземных экосистем. В этих случаях при проведении инвентаризации природных систем на больших территориях становится вообще невозможным и необязательным использование методов дем- и синэкологии.

Суть новой концепции и методологии мониторинга заключается в том, что с помощью методов фитоиндикации (преимущественно лихенометриче-ский, дендрохронология и биометрия) производится инвентаризация на территории уровней загрязнения воздуха и состояния наземных экосистем. Это позволит провести экологическое зонирование территории по ИЧВ и относительным параметрам состояния экосистем (опыт/контроль). Так как каждой ступени индексов ИЧВ и уровням загрязнения воздуха соответствует и определенная степень изменения состояния и продуктивности наземных экосистем [10] от нормального до полной дигрессии и образования промышленных пустынь, то после проверки и корректировки этих связей в разных физико-географических и лесорастительных зонах страны можно будет экологический мониторинг свести к постоянному контролю за состоянием эпифит-ной лихенофлоры регионов.

Состояние второго (консументы) и третьего (редуценты) трофических уровней экосистем может быть выведено (рассчитано) из состояния и продуктивности продуцентов, так как последние обеспечивают материально и энергетически жизнь других трофических уровней.

За исключением некоторых более опасных для консументов загрязнителей (радионуклидов, гептил, СО, Н25, диоксин и др.) размножение, биопродуктивность и устойчивость консументов и редуцентов в наземных экосистемах определяется фитосферой. Только в случае загрязнения среды указанными ингредиентами и мугагенами необходимы в мониторинге специальные дополнительные исследования и оценки по консументам и редуцентам.

Нами разработано руководство для проведения экологического мониторинга и ОВОС с помощью методов фитоиндикации [10].

Существующая система мер по охране природы основана на нормировании загрязнения среды и контроле за загрязнением с помощью гигиенических ПДК и ПДС, которые не являются экологическими нормативами. С другой стороны, даже при такой отработанной системе нормирования и контроля состояния среды ее загрязнение превышает по многим ингредиентам в городах допустимые уровни нередко в десятки раз. На более 30% территории Европейской части России среднегодовые концентрации диоксида серы превышают критические допустимые уровни для растительности [9].

Нормирование техногенеза и загрязнения природной среды в масштабах крупных регионов и отдельных стран, как и Земли в целом, еще не разработано. Это пока не позволяет оценить подлинную опасность техногенеза для биосферы. Нами предложено [6,7,10] разработать и на международном уровне согласовать лимиты стран на загрязнение окружающей среды и любые антропогенные воздействия на природные системы. В пределах каждой стра-

ны лимиты могут быть разработаны для регионов, областей, районов и промышленных предприятий, а соблюдения их может контролироваться банками при оплате за сырье и энергоносители. При этом отпадает необходимость в разработке нормативов ПДК и ПДС, ПДВ предприятий, в контроле за загрязнением среды на объектах, в содержании огромного штата научных и государственных природоохранных органов.

Человечество рано, а, вероятно, поздно подойдет к признанию необходимости международных соглашений по ограничению загрязнений и воздействий на биосферу по согласованным для каждой страны лимитам. Только такой радикальный способ может предотвратить развитие глобального экологического кризиса на Земле.

Нами предложен метод расчета допустимого загрязнения биосферы в целом [7,10]. По нашим расчетам [10] ежегодная минерализация и деструкция органики на Земле сопровождается образованием до 9-12 млрд. т загрязнителей. В соответствии с правилом десяти процентов [11] допустимый лимит всех выбросов на Земле составляет 0,9-1,2 млрд.т. В настоящее время выбросы составляют 3—4 млрд.т, а по последним данным 6 млрд.т, т.е. выше допустимого в 5 раз. Лимиты стран на техногенное загрязнение можно получить путем умножения 0,9-1,2 млрд.т на относительный вклад их фитосферы в годичную биопродуктивность Земли,

ЛИТЕРАТУРА

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

1. Ваймерт Э„ Вальтер Р., Ветцель Т. и др. Биоиндикация загрязнения наземных экосистем. -М.: Мир, 1988. -350 с.

2. Гграсимов И.П. Научные основы современного мониторинга // Известия АН СССР, ар. гегр., 1975.-е. 13-25

3. Егоров Ю.А., Тихомиров Ф.А. Критические биогеоценозы в регионах атомных станций. // Экология регионов атомных станций. Вып. 2. -М.: АЭП, 1994.-с. 192-200.

4. Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды. -М.: Гид-рометеоиздат, 1984.-560 с.

5. Мэннинг У.Д., Федер У.А. Биомониторинг загрязнения атмосферы с помощью растений. - Л.: Гидрометеоиздат, 1985.-143 с.

6. Николаевский B.C. Некоторые вопросы методологии и методики фонового мониторинга // Опыт и методы экологического мониторинга. -Пущино, 1978.-с. 53-59

7. Николаевский B.C. Биологические основы газоустойчивости растений. -Новосибирск.: Наука, 1979.-278 с.

8. Николаевский B.C. Признаки - индикаторы состояния растений при экологических нарушениях // Биологическая индикация в антропоэкологии. -Л.: Наука, 1984. -с. 178-183.

9. Николаевский B.C. Способ расчета критических нагрузок химичеких загрязнителей для лесных экосистем И Научн. тр. МГУЛ, вып. 248,1993.-с.55-70

22

10. Николаевский B.C. Экологическая оценка загрязнения среды и состояния наземных экосистем методами фитоиндикации. - М.: МГУЛ, 1998. -192 с. П. Геймере Н.Ф. Экология. Теории, законы, правила, принципы и гипотезы. -М.: Россия молодая, 1994. -366 с.

ВРЕМЕННЫЕ НОРМАТИВЫ ДОПУСТИМОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОЗДУХА ДЛЯ РАСТИТЕЛЬНОСТИ

B.C. Николаевский, Х.Г. Якубов (МПФ Атомэнергопроект, г. Москва')

Technical development and growth of cities on the Earth the development not only hygienic, but also vegetative extreme allowable concentration (1972) of allowable pollution of air have caused. By us is developed for manor «Yasnaya Polyana» a method of an estimation of quality of air for vegetation and specification of extreme allowable concentration for 11 components.

Under orders of state committee on protection of a nature USSR in 1990 by us is developed a method of account of critical loading of oxides ofsulftjr for forest ecosystems of the European territory USSR. We develop a biogeochemical method of account of extreme allowable concentration of pollution of air for vegetation and green plantings.

Для сохранения растительности и жизни на Земле нужна чистая среда (воздух, вода, почва), которую можно назвать доантропогенной или доинду-стриальной. но не абсолютной. Доантропогенная чистота среды сформировалась в процессе эволюции биосферы и к ней адаптировалось все живое на Земле. Абсолютной чистоты воздуха на Земле никогда не было и не могло быть, так как жизнедеятельность биоты постоянно ведет к естественному или биогеохимичеекому 'загрязнению среды [2]. Круговорот материи и энергии в биосфере сопровождается ежегодно вовлечением (синтез органики) и выведением (дыхание, распад и разложение органики) огромной массы химических соединений и элементов (до 9-12 млрд.т в год), включая и токсичные для живых организмов. Ряд соединений и элементов при распаде органики проходят через газообразную и аэрозольную фазу (оксиды углерода, серы, азота, аммиак, сероводород, углеводороды, тяжелые металлы и др.) и потому загрязняют атмосферу.

В доиндустриальный период развития цивилизации благодаря деятельности биоты и преимущественно продуцентов и редуцентов сложился эколо-

23