CC BY
18
ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЕСТВЕННЫХ ЭКОСИСТЕМ И КОЛИЧЕСТВЕННАЯ ОЦЕНКА БИОЛОГИЧЕСКИХ
РИСКОВ
Т.Н. Куликова, адъюнкт, М.А. Щербашин, курсант, Г.А. Квашнина, заместитель начальника факультета, к.т.н., Воронежский институт ГПС МЧС России, г. Воронеж
В данной статье количественную оценку экосистемных рисков предложено проводить на основе расчета и пространственного анализа величин превышений критических нагрузок приоритетных загрязняющих веществ. Разработанные методические подходы к оценке экосистемных рисков на основе величин критических нагрузок позволяют провести количественную оценку не только величины прогнозируемых изменений в состоянии экосистем, но и вероятности их наступления.
Существует мнение, что в силу недостаточной изученности закономерностей функционирования естественных экосистем и недостатка количественных данных об экологических последствиях воздействия факторов опасности вполне допустимо, а иногда, даже желательно ограничиваться качественной оценкой воздействия на биоту в рамках экологического обоснования намечаемой хозяйственной деятельности. Вместе с тем, многие авторы считают необходимым развивать количественные методы прогнозирования воздействий на биоту.
В силу ограниченности времени и средств, отводимых на исследования по оценке воздействия, в рамках экологического обоснования намечаемой деятельности, проводить экспериментальные исследования на экосистемном уровне (как лабораторные, так и полевые) затруднительно. Поэтому в контексте экосистемного подхода к оценке воздействия на биоту особое значение придается математическому моделированию.
Помимо моделирования транспорта загрязняющих веществ в природных средах, которое давно практикуется в рамках исследований по оценке воздействий, разработаны модели, характеризующие изменения биологических параметров окружающей среды в результате техногенного загрязнения - модели воздействия (Leuven and Poudevigne, 2002; Naito et al., 2003). До недавнего времени предметом такого прогнозирования было влияние отдельно взятого загрязняющего вещества на популяции отдельных видов живых организмов. С развитием методов многовидового экотоксикологического тестирования и создания сложных искусственных экосистем (микро- и мезокосмов) появились модели, учитывающие пищевые взаимоотношения между видами в биоценозе, которые позволили прогнозировать экотоксикологические эффекты на экосистемном уровне (например, Kooistra et al, 2001).
В литературе неоднократно подчеркивались трудности с определением экологических критериев на экосистемном уровне. В отечественной науке значительная часть исследований по выбору таких критериев приемлемости
воздействий ведется в рамках концепции экологического нормирования.
Следуя концепции экологического риска, определяют экосистемный риск как комплексный показатель, характеризующий вероятность развития негативных изменений в состоянии экосистем (воздействия), и величину таких изменений [2].
В данной статье количественную оценку экосистемных рисков предложено проводить на основе расчета и пространственного анализа величин превышений критических нагрузок приоритетных загрязняющих веществ. Превышение критической нагрузки поллютанта X (Ех(Х)) рассчитывается согласно формуле (1):
Ех(Х) = Хаер-СЦХ), (1)
где Ех(Х) - превышение критической нагрузки поллютанта X; данная величина может принимать положительные, отрицательные значения или равняться нулю;
ХСер - аэрогенное поступление поллютанта X в экосистемы (выпадения);
СЬ(Х) - величина критической нагрузки поллютанта X.
Таким образом, величина критической нагрузки поллютанта играет роль референтной дозы - общепринятого норматива воздействия в исследованиях по оценке экологических рисков.
Величины критической нагрузки и их превышений рассчитываются для рецепторных участков экосистем, внутренне однородных по условиям миграции и трансформации поллютантов в окружающей среде и, следовательно, ответных реакций на загрязнение [1].
Оценку риска следует проводить для групп рецепторных участков. В этом качестве могут выступать естественные природные комплексы; их границы также могут быть проведены на основании нормативных требований (как, например, границы санитарно-защитной зоны (СЗЗ) производственного объекта).
Предложено оценивать величину воздействия на экосистемы как процент, который занимают рецепторные участки с превышениями критической нагрузки, от площади каждой группы рецепторных участков. Рецепторные участки с превышениями составляют ареал превышений критической нагрузки поллютанта.
На основе величин критических нагрузок соединений серы и азота был произведен расчет допустимых уровней поступления соединений серы и азота (Асеер(асс), ЛСер(асс)) в наземные экосистемы зоны атмотехногенного воздействия объектов, согласно формулам (2) и (3).
ЛСер(асс) С-^тах (2)
Л, г сьпШтсь(Ю>сьпШ(Ю 1
1 а ер (асс) { сьтах (м), сь т < сьпш (т)} (3)
Показатель ЛСер(асс), определяет допустимый совместный объем выпадений кислотообразующих соединений. Для городских экосистем, сельскохозяйственных земель, а также засушливых степей и пустынь негативный эвтрофирующий эффект соединений азота не может считаться значимым. Для таких рецепторных участков максимально допустимое поступление азота определяет показатель СЬтах(Я).
Для оценки величин Adep(acc) и Ndep(acc) был использован алгоритм, разработанный для вероятностного расчета превышений критических нагрузок приоритетных загрязняющих веществ. Моделирование по методу Монте-Карло позволило вычислить вероятности достижения показателями Adep(acc) и Ndep(acc) каждого k-го значения (Pk)c точностью до 1 экв./га/год по следующей формуле:
N S к J=1 1=1
где Sf - площадь рецепторного участка с
Adep(acc) =k(Ndep(acc) =k)
Stot - общая площадь территории исследования,
N - число модельных экспериментов (N=1000).
В результате таких расчетов были получены эмпирические функции распределения показателей Adep(acc) и Ndep(acc). Анализ полученных распределений с помощью критерия Шапиро-Уилка показал, что они не являются нормальными.
Разработанные методические подходы к оценке экосистемных рисков на основе величин критической нагрузки позволяют провести количественную оценку не только величины прогнозируемых изменений в состоянии экосистем, но и вероятности их наступления [3].
Схема проведения исследований по оценке экосистемных рисков основана на стандартной процедуре оценки экологических рисков. Результаты оценки рисков для экосистем предложено использовать для расчета безопасных для экосистем уровней эмиссии приоритетных загрязняющих веществ (управления экосистемными рисками), а также для ранжирования отдельных проектных альтернатив (технологических, планировочных).
Список использованной литературы
1. Башкин В.Н. Оценка степени риска при критических нагрузках загрязняющих веществ на экосистемы // География и природные ресурсы / В.Н. Башкир. - М.: Научный мир, 2012. - С. 35-39.
2. Безель B.C. Экологическое нормирование и его роль в оптимизации среды. / Экологическое нормирование: проблемы и методы. / B.C. Безель, Ф.В. Кряжимский, Л.Ф. Семериков. - М.: Ин-т охраны природы и заповед. дела, 2013. -С. 18-19.
3. Воробейчик Е.Л. Экологическое нормирование техногенных загрязнений наземных экосистем: (локальный уровень) / Е.Л. Воробейчик, О.Ф. Садыков, М.Г. Фарафонтов - Екатеринбург: Наука,2014. - С. 73-77.
