CC BY
96
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 ofsulfur 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
гический механизм регуляции чистоты среды, включая атмосферу. Чистоту среды до появления жизни и биосферы можно считать «до- или абиогенной» которая по многим данным была непригодной для жизни из-за отсутствия свободного кислорода и наличия в атмосферетоксичных газов (оксиды серы, азота, аммиак, сероводород и др.). На втором биогенном этапе развития Земли и биосферы атмосфера и другие экологические ниши были очищены от вредных соединений и элементов, но остались низкие фоновые уровни загрязнения их или биогеохимический фон загрязнителей (Э02 - 0,5-4,0 мкг/м3; N0, -1,9 мкг/м3 -7,0 мкг/м : озон - 35,0 мкг/м1; СО - 115,0 мкг/м ). который стал безвреден для биоты, а, возможно, даже полезен для продолжения эволюции жизни. На третьем этапе развития жизни на Земле техногенез, промышленная революция и урбанизация ведут к антропогенному загрязнению среды, которое из локального перерастет в глобальное. Антропогенное загрязнение среды способствует возвращению ее в добиогенное состояние и сопровождается развитием экологического кризиса, конечным пунктом которого возможно самоуничтожение жизни.
Техногенез и урбанизация способствуют росту численности человечества, интенсивному заселению и освоению всей территории Земли, безмерной эксплуатации природных ресурсов. Это ведет к сокращению лесных и других природных экосистем и, следовательно, фитосферы Земли, к увеличению «мертвых» территорий для биосферы и круговорота материи и энергии, к смене более продуктивных естественных систем на искусственные и менее продуктивные, к недопустимо высокому изъятию материи и энергии из био-геохимических циклов биосферы, к включению в последние чужеродных (ксенобиотики) соединений, к нарушению соотношений в среде важнейших для биоты элементов и др. Все эти изменения в конечном итоге ведут к ухудшению чистоты и качества среды не только для человечества, но и для всей биоты (продуценты, консументы, редуценты и, следовательно, нарушают функционирование природных систем и механизмов поддержания оптимальных условий жизни на Земле.
Таким образом, человек в настоящее время не только сам непосредственно загрязняет среду, но и снижает возможности экосистем и, в первую очередь, фитосферы в регуляции качества окружающей срсды.
В настоящее время признана необходимость гармоничности развития цивилизации и природы в условиях техногенеза [4. 9]. Поэтому «качество среды следует рассматривать как допустимое оптимальное качество», необходимое для сохранения и развития биосферы и жизни на Земле. Оптимальным и допустимым следует признать такое качество, которое не вызывает ощутимых нарушений в функционировании организмов, экосистем и биогео-химических циклов в биосфере, обеспечивая бесконечностьсуществования живых систем на Земле. Поэтому качество среды должно рассматриваться и учитываться не только для человека, но и для всех организмов других царств биоты, включая и растительность.
В настоящее время на Земле ежегодно добывается и перерабатывается более 100 млрд. т полезных ископаемых, выплавляется более 800 млн. т ме*
24
таллов, вырабатывается и используется в сельском и лесном хозяйстве до 500 млн. т удобрений и 3 м.|н т ядохимикатов, производится около 60 млн. т синтетических веществ, сжигается огромное количество топлива (уголь, нефть, газ, торф). Это приводит к ежегодному выбросу в атмосферу более 100 тыс. соединений в количестве от 2 до 4-6 млрд. т. Антропогенные источники поставляют в атмосферу 22,4% эксгалатов, а естественные - 77,6% [5]. В промышленных регионах и странах концентрации поллютантов могут достигать: 51)2 - от 0,5 до 2,9 мг/м3. 1ЧОх - 0,376 мг/м3: N1-15 - от 14,0 мкг до 0,5 мг/м3; озон - 0,98 мг/м3, СО -60,0 мг/м'. т.е выше фоновых соответственно в 100; 2,5; 25; 714 и 521 раза. Максимальные же концентрации этих газов в городах и на заводах могут превышать фоновые в 2-20 тыс. раз, а санитарно- гигиениче-скиеПДК в 10-100 раз.
Первые в мире физиологические (принцип порогового действия) ПДК загрязнителей воздуха для растительности были определены нами в 1972-80 г изотопным методом по подавлению фотосинтеза у наиболее чувствительных видов с соблюдением методических положений гигиенистов [1,81 Максимально разовые ПДК (мг/м ) для растений составили: ЭОг - 0,02, МНз - 0,05; ЫОг - 0,02; СА - 0,025; Н28 - 0,02; метанол -0,2; бензол - 0,1; формальдегид -0,02; циклогексин - 0,2; пары Н2Ь04- 0,1; СО - 4000 Для музея - усадьбы Ясная Поляна на основе гигиенических, наших и некоторых других данных в 1984 г. были разработаны «Временные нормативы ПДК загрязнителей воздуха для лесных насаждений» [3]. В этом случае норматив ПДК устанавливается как средняя величина между гигиеническими и нашими нормативами.
Нами были предложены [6] биосферные или экологические ПДК за-1рязнителей, которые формировались из гигиенических и наших растительных нормативов с выбором из них минимальной допустимой концентрации ингредиента, В этом случае обеспечивается защита и выживание всех и особенно чувствительных видов биоты и, следовательно, экосистем.
В последнее время наметились две тенденции в нормировании допустимого загрязнения среды. С одной стороны, предлагают разрабатывать и использоватьрегиональные нормативы, а. с другой стороны, признана важность разработки экологических нормативов допустимого загрязнения среды [7] Последнее связано с признанием экосистемной концепции охраны природы Вместе с тем, нередко даже в условиях одного региона или зоны, мегаполиса необходимы дифференцированные по величине концентрации и длительности действия нормативы допустимого загрязнения воздуха. Это позволит учитывать различия в чувствительности экосистем, а также роль и влияние различных дополнительных локальных условий, влияющих на их устойчивость
Нормативы загрязнителей для наземных экосистем могут быть дифференцированы для учета особенностей не только самих экосистем (естественные, искусственные, уроэкосисгемы) к чувствительности слагающих их видов, но для учета физико-географических различий в геоботаниче-ских зонах страны. В этом случае шкала дифференцированных нормативов ПДК загрязнителей будет единой для всей страны, а в разных зонах н услови-
25
ях .могут использоваться в экологических целях разные величины ПДК (мин. сред. макс )
Для разработки временных дифференцированных нормативов ПДК атмосферных загрязнителей для растительности нами использовалось три метода. 1- метод экспертных оценок (58 источников); 2- биогеохимический метод; 3- метод сравнительной токсичности ингредиентов Второй метод расчета ПДК ингредиентов основан на учете естественного доантропогенного фона ингредиентов на Земле и закономерности, согласно которой повреждающее действие поллютанта на растительность зависит от кратности превышения их фонового уровня Трехкратное превышение фонового уровня ингредиента вызывает достоверное снижение фотосинтеза (мин. величина ПДК), пятикратное - нарушение морфогенеза и снижение продуктивности растений (сред, величина ПДК), а десятикратное- начало гибели особей и деградации насаждений (макс. величина ПДК)
Первый способ расчета даже с жесткой селекцией данных экспертов дал недостаточно надежные показатели нормативов ПДК. Это можно связывать с использованием экспертами разных подходов и методов определения их, влиянием несходных зональных и местных условий, разным составом видов растений и др. Второй метод дал более четкие и надежные показатели нормативов ПДК ингредиентов, как по временным интервалам действия, так и по дифференцированное™ показателей в каждом временном интервале. Третий метод оказался наименее корректным и надежным. На основе первых двух методов и полученные данных составлена шкала временных дифференцированных нормативов ПДК загрязнителей воздуха для зеленых насаждений I Москвы (табл.1). Так как биогеохимический фон ингредиентов на континенте (Евразия) и даже в целом на Земле в период эволюции растительности был близким, то наша шкала ПДК загрязнителей имеет явно универсальное экологическое значение для растительности. Вместе с тем в более северных и неблагоприятных экологических зонах и условиях следует использовать более жесткие (минимальные) нормативы ПДК, а в более южных и экологически благоприятных условиях менее жесткие (средние и максимальные) нормативы ПДК. Для более чувствительных экосистем (хвойные) и насаждений крупных мегаполисов следует использовать минимальные показатели ПДК ингредиентов.
Таблица 1
Временные нормативы допустимого загрязнения воздуха для растительности
и зеленых насаждений г. Москвы
Ингредиент Величины ПДК, мкг/м3
Максимально -разовые Средне -суточные Средне -годовые
Диоксид серы Мин 80 40 8
Сред. 100 _.50_ ... 10
Макс. 200 100 20
Диоксид азота Мин. 60 30 6
Сред. 90 50 10
26
Макс. 190 100 20
Аммиак Мин. 210 100 20
Сред 350 170 35
Макс 700 350 70
Озон Мин 350 170 35
Сред 470 240 50
Макс 600 300 60
Углеводороды Мин. 500 100 50
Сред. 650 140 70
Макс. 800 160 80
Угарный газ Мин 4400 2200 450
Сред. 6700 3300 700
Макс 11000 5500 моо
Бенз(а)пирен Мин. 0,1 0,05 0.01
Сред. 0,2 0,1 0,02
Макс. 0,5 0,2 0,05
ЛИТЕРАТУРА
1. Авт. Ев. М. Кл. А. 01 д 7/100. Способ определения допустимых для расте-
нийнорм загрязнения воздуха различными газами (Николаевский B.C., Мирошникова А.Т., СССР). №354808, Бюлл., №31. Открытия, изобретения. 1972
2. Вернадский В.И. Биосфера. -М. Наука, 1950. -376 с.
3. Временные нормативы предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ в атмосферном воздухе, оказывающих вредное воздействие ка лесные насаждения в районе музея - усадьбы Ясная Поляна - М.. 1984. -12 с.
4. Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды -М -
Гидрометеоиздат, 1984. -560 с.
5. Николаевский B.C. Влияние техногенных выбросов на жизнь растений V Разработка и внедрение на комплексных фоновых станциях методов биологического мониторинга Т.1 .-Рига.-Зинатнс, 1983.-е 23-32
6. Николаевский B.C. Эколого-физиологические основы газоустойчивости растений - М. - МГУ Л, 1989.-65 с. 7. Николаевский B.C. Экологическая оценка загрязнения среды и состояния наземных экосистем методами фитоиндикации -М: МГУЛ, 1998. -192 с.
8. Николаевский B.C., Николаевская Т.Н. Методика определения предельно допустимых концентраций вредных газов для растительности. -М.: Гос-лесхоз СССР, 1988.-15с.
9. Одум Ю. Экология. - М.: Мир, 1986. т. 1,2. - 328 и 376 с.
