Ассимиляционная емкость объекта окружающей среды – это максимальное количество загрязняющих веществ, которое
может быть за единицу времени накоплено, разрушено, трансформировано или выведено за пределы экосистемы в
результате совокупности процессов самоочищения без нарушения ее нормального функционирования. Ассимиляционная
емкость экосистемы определяет допустимый уровень антропогенного воздействия на фоне естественной изменчивости в
интервале допустимых колебаний параметров состояния систем.
4.1 ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ НОРМИРОВАНИЕ
Экологическое нормирование призвано ограничить антропогенные воздействия рамками экологических возможностей
и нацелено на оптимизацию воздействия человека с природой, на оптимизацию использования возобновимых природных
ресурсов. В общем виде экологическое нормирование предусматривает
􀂾 учет при оценке последствий антропогенного воздействия множественности путей загрязнения и самоочищения
элементов биосферы;
􀂾 поиск «критических» звеньев биосферы и факторов воздействия;
􀂾 развитие подходов к нормированию воздействий с учетом их влияния на природные экосистемы.
Основным критерием при определении допустимой экологической нагрузки является отсутствие снижения
продуктивности, стабильности и разнообразия экосистемы. При нормировании антропогенных воздействий большое
значение имеют приоритетные факторы и эффекты воздействия. При оценке адаптационных возможностей биосферы
необходимо опираться на понятия устойчивости экосистемы, ее экологического резерва. Экологический резерв определяет
возможную долю возобновимых природных ресурсов, которые могут быть изъяты из биосферы (либо ее элемента) без
нарушения основных свойств среды. Оценка пределов допустимой нагрузки на экосистему является важнейшей задачей
мониторинга. При этом проблема регулирования и управления качеством природной среды опирается на экологическое
прогнозирование и требует построения соответствующих математических моделей. При построении математической модели
изучаемые природные процессы разбивают на три группы:
􀂾 относящиеся к выбранному масштабу времени;
􀂾 находящиеся в динамическом равновесии к выбранному масштабу времени (быстро протекающие процессы);
􀂾 изменяющиеся к выбранному масштабу времени (медленно протекающие процессы).
Международные критерии по ЮНЕСКО рекомендуют следующий набор для системы экологического контроля:
􀂾 определение пространственной сетки для набора данных климатических изменений с поведением экосистем;
􀂾 построение моделей с выделением неоднородностей вертикальных структур таких обобщенных переменных, как
растительность и почва;
􀂾 изучение взаимоотношений климатических событий в прошлом и настоящем и выяснение закономерностей их
взаимосвязей для отдельных территорий;
􀂾 создание моделей для описания динамики долго- и короткоживущих газов в атмосфере;
􀂾 организация экспериментальных исследований для получения данных, обеспечивающих понимание эффектов
воздействия атмосферных газов на растительные сообщества;
􀂾 численное описание динамики прибрежных вод мирового океана в условиях поступления данных от источников
наземного базирования и со спутников.
Математически модель может успешно выполнять свои функции при наличии доступа к банкам данных. Поэтому один
из центральных блоков глобальной мониторинговой системы – это система сбора, сортировки и накопления измерений и
моделирование.
5 ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ
5.1 ПРИРОДНЫЕ И АНТРОПОГЕННЫЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ
Загрязнение природной среды – это все то, что не в том месте, не в то время и не в том количестве, какое естественно
для природы, что выводит ее из состояния равновесия.
В кибернетическом смысле загрязнение – это постепенный или временный шум, увеличивающий энтропию системы
(энтропия – беспорядок). Природные или естественные загрязнения вызываются катастрофическими причинами –
извержения вулканов, землетрясения и т.п.
Искусственные, антропогенные загрязнения – градостроительство, создание дорожных покрытий, «ядерная зима» –
последствие ядерной войны. Как естественные так и антропогенные загрязнители делят на физические, химические, физико-
химические и биологические.
В результате физических загрязнений изменяются физические параметры среды: тепловые, световые, шумовые,
радиационные и т.п.
Шумовые загрязнения отрицательно воздействуют на организм человека, вызывая повышенную утомляемость, снижение
умственной активности, понижение производительности труда, физические и нервные заболевания.
Физиолого-биохимическая адаптация человека к шуму невозможна. Сильный шум – физический наркотик для
человека. Музыкальный шум 120 – 130 децибел (дБ) сопоставим с разрядом молнии или взлетом реактивного самолета (100
дБ).
5.2 ХИМИЧЕСКИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ
Это загрязнения удобрениями, пестицидами, тяжелыми металлами и т.д.
Известно более 7 тыс. химических соединений, загрязняющих природную среду, среди них имеются токсичные,
мутагенные и канцерогенные вещества. Наиболее опасными считают «семь бичей»: NO2, бензол, пестициды, нитраты,
полихлорированные дифенилы, содержащие группы C6H5–C6H5, HCl.
Органические соединения, в том числе и пестициды, за высокую токсичность относят к особому классу загрязнителей –
так называемые экотоксиканты.
5.2.1 Диоксины
Эту группу загрязнителей считают суперэкотоксикантами, поскольку они обладают широким спектром биологического
действия на человека и животных. Это, в основном, органические вещества, содержащие в своей
структуре 2 или более конденсированных
бензольных кольца с атомами хлора в качестве
заместителей. Самым токсичным из них
является 2, 3, 7, 8-тетрахлор-дибензодиоксин
(ТХДД), токсичность которого принята за 1.
Cl O Cl
Cl O Cl
Во время войны во Вьетнаме (1962 – 1971) американские войска для подавления партизанского движения использовали
в качестве дефолианта препарат «оранж», который содержал незначительные количества этого соединения (30 мг/кг).
Диоксины переносятся в воздухе на большие расстояния, поэтому диоксиновая проблема носит глобальный характер.
Основными источниками образования диоксинов являются процессы сгорания топлива (500 – 100 г/год), производство стали и
железа (60 – 150 г/год) и целлюлозно-бумажная промышленность. Для отбеливания бумаги используют Cl2, который
образует тетрахлорпроизводные ароматических углеводородов, т.е. диоксины. (Школьники имеют привычку жевать
бумажные шарики, это очень опасно!). Поскольку содержание диоксинов в объектах окружающей среды незначительно, то
для их количественного определения требуются высокочувствительные аналитические приборы, анализы очень дорогие
(сравнение: искать иголку в стоге сена!!). Стоимость одного анализа 1 – 3 тыс. долл. США. В России существует 5
аккредитованных лабораторий мониторинга диоксинов. В конце 1995 г. было принято постановление РФ № 1102
«Защита окружающей среды и населения от диоксинов и диоксиноподобных токсикантов на 1996/97 гг.».
5.2.2 Полютанты, свойства
Загрязняющие вещества в экологии – полютанты. Они обладают следующими свойствами:
􀂾 аддитивность. Если токсичность вещества А Т1, а вещества В Т2, то их общая токсичность равна Т1 + Т2;
􀂾 антагонизм. Введение второго полютанта снижает токсичность первого;
􀂾 синергизм. При введении второго полютанта увеличиваетя токсичность первого.
Хлорофос в щелочной среде увеличивает токсичность в 30 раз. Диоксины + − + 2− + 2+ + 2+ + 2+
NO3 S Pb Cd Hg +
хлорфенолы → синергизм.