Трофимов В.Т., Зилинг Д.Г. Экологическая геология

Подождите немного. Документ загружается.

Америке и в Европе, а также в странах Азии, в частности, в Индии, где данная

проблема приобрела государственное значение. Природная зона флюороза здесь

названа "флюорозным поясом". Фтор в организме в повышенных количествах на-

капливается в минерализованных тканях, в костях и зубах, а также в волосах. По-

этому волосы часто используют для биотестирования с целью оценки хроническо-

го гипертрофирования организма. В очаге эндемии концентрация фтора в волосах

составляет 480-830

мг/кг,

а вне очага - 53-73

мг/кг.

Эндемический арсеноз - заболевание, обусловленное избыточным поступле-

нием в организм с питьевой водой (0,5-6,0 мг/л) и с пищей неорганических форм

мышьяка. Наиболее известны провинции и очаги в Аргентине, КНДР, США, Мек-

сике, Японии. Мышьяковистый рак кожи описан в Аргентине, Канаде, Китае, Че-

хословакии, Франции, Германии, Израиле, Японии, Южной Африке, Швейцарии,

Великобритании, США.

Вследствие нарушения кальций-фосфорного баланса в северных районах Ки-

тая широкое распространение получила болезнь Кашина-Бека, известная на смеж-

ных территориях России - в Приаргунье как уровская болезнь. Механические

свойства скелета, состоящие в основном из фосфата кальция (аппатита), наруша-

ются, если в воде имеется избыток фосфора (дефицит кальция). Замечено, что

на территориях, сложенных известняками, где кальция достаточно, данные забо-

левания не фиксируются.

241

Анализ распространения в Китае злокачественных образований, согласно

данным, приводимым в "Атласе смертности

от

рака в КНДР"

(1981),

показал, что

динамика смертности от рака в соседних регионах не зависит от административ-

ных границ и организации медицинского обслуживания, а связана с содержани-

ем во внешней среде таких микроэлементов, как кобальт, молибден, никель, се-

лен, силиций. Согласно анализу, распространение сердечно-сосудистых болез-

ней в 37 городах Китая и смертность населения лиц старше 40 лет находятся в пря-

мой корреляционной зависимости от жесткости питьевой воды.

Следует подчеркнуть, что основная масса населения подпадает под действие

тяжелых металлов, агрохимикатов в результате потребления пищи (как раститель-

ного, так и животного происхождения) и воды. Установлено более высокое нега-

тивное влияние на биоту совместного нахождения в почвах пестицидов и нитра-

тов, чем их изолированное воздействие. Поэтому актуальной является задача изу-

чения механизма хронической интоксикации при действии остаточных количеств

агрохимикатов в пищевых продуктах и воде. Так, суточный рацион человека, со-

держащий по нитрат-иону в Узбекистане 240 мг, на Украине - 167 мг, в Молдове -

90-101 мг, в Белоруссии -

74-182

мг, оценивается как высокий и влияющий на здо-

ровье людей. При хронических интоксикациях остаточными агрохимикатами че-

ловека на первый план выступают нарушения центральной нервной системы в ви-

де астено-вегетативного синдрома. Многие авторы указывают на прямую связь

носительства

пестицидов с заболеваниями печени, почек, желудочно-кишечного

тракта, крови. Существенное влияние оказывают пестициды на иммунитет.

Тесная связь между степенью накопления токсикантов и уровнем заболевания

населения обусловлена зачастую комплексным воздействием на организм различ-

ных групп ксенобиотиков: тяжелых металлов, полициклических ароматических уг-

леводородов, пестицидов и др. По мнению ряда авторов, иммунная система являет-

ся детерминантной гомеостатической системой, так как именно снижение иммуни-

тета знаменует собой неудовлетворительное функционирование организма, поско-

льку определение состояния иммунитета является наиболее важным интегральным

критерием при оценке воздействия внешней среды, в том числе и литосферы, на ор-

ганизм. При этом клетки иммунной системы выступают в роли первичной мишени

и отражают взаимодействие с ксенобиотиками на клеточном уровне. В то же время

они являются вторичной мишенью в результате нейрогуморальных влияний, харак-

теризующих системную реакцию организма на данный фактор.

Кроме того, действие химических веществ нередко проявляется на фоне уже

существующих заболеваний, провоцируя их обострение или способствуя разви-

тию патологии той системы, где уже имелись предпатологические изменения. По-

этому системой, или органом-мишенью человеческого организма, может стать лю-

бая система, в отношении которой до воздействия уже наблюдалась минимизация

функций.

Таким образом, при исследовании геохимической экологической функции ли-

тосферы и последствий ее воздействия на биоту необходима консолидация ученых

различного профиля. Исторически сложившаяся дифференциация науки, обуслов-

242

ленная потребностью решения практических конкретных задач, способствовала

накоплению колоссального научно-исследовательского материала по различным

компонентам рассматриваемой системы. Однако для исследования геохимических

свойств литосферы с позиций экологической геологии необходима их интеграция,

так как узкая специализация является на современном этапе тормозом решения

основной задачи естествознания - выявление и обеспечение комфортного суще-

ствования человеческого сообщества в гармонии с природой.

7.5. Критерии оценки состояния

эколого-геохимических

условий,

обусловленных проявлением геохимической

экологической функции литосферы

В настоящее время в России и за рубежом приоритетное распространение по-

лучили три подхода к нормированию экологически опасных токсикантов в объек-

тах окружающей среды:

санитарно-гигиенический, базирующийся на величинах нормативных пре-

дельно-допустимых концентраций;

геохимический, оперирующий величинами кларков концентраций, фоновых

величин, суммарных величин токсикантов и других геохимических параметров;

биогеохимический, оценивающий растения как интегральный показатель со-

держания токсичных элементов в почвах.

Нормативные критерии,

оценивающие медико-санитарную обстановку

по данным геохимических особенностей литосферы

В эколого-геологическом аспекте наиболее интересными являются подходы

к разработке

ПДК,

базирующиеся на гигиеническом нормировании по показате-

лям вредности. Они включают серию показателей: транслокационный, лимитиру-

ющий переход нормируемого элемента в растение; миграционный водный, норми-

рующий переход токсикантов в водную среду; миграционный воздушный, норми-

рующий поступление элементов в воздушную среду; общесанитарный, оцениваю-

щий самоочищающую способность почвы и почвенный микробиоценоз (табл. 55).

Отмеченные показатели явились базовыми для первого нормативного доку-

мента, регламентирующего инженерно-экологические изыскания (СП

11-102-97),

в качестве критериев оценки загрязнения почв и горных пород неорганическими

и органическими веществами. На основании данных показателей разработаны

градации степени загрязнения компонентов литосферы, почв и вод органическими

и неорганическими веществами: (см. табл. 20-23), которые могут быть использо-

ваны в целях картографического отражения эколого-геохимического состояния

литосферы.

243

На основе отмеченных показателей Н.З.Милащенко, Л.В.Посмитной, Н.М.Ва-

рюшкиной и М.А.Высоковым предложена четырехранговая схема оценки систе-

мы "почва-растение":

категория допустимого загрязнения почв: содержание химических веществ

в почвах превышает фоновое, но не выше ПДК. В этой зоне возможно использова-

ние почв под любые культуры;

категория умеренно-опасного загрязнение почв, где количество химических

веществ в почвах превышает ПДК при лимитирующем обще санитарном, водном

и миграционном воздушном показателях вредности, но ниже ПДК по транслока-

ционному показателю. Почвы данной зоны возможно использовать под любые

культуры при условии контроля качества сельскохозяйственных растений;

категория высокоопасного загрязнения почв: содержание химических ве-

ществ в почвах превышает ПДК при лимитирующем транслокационном показате-

ле вредности. В данной зоне использование почв под сельскохозяйственные куль-

туры ограничено, исключаются из севооборота те растения, которые могут являть-

ся концентраторами токсичных веществ. Целесообразно использование почв под

технические культуры без получения из них продуктов питания и кормов;

категория чрезвычайно опасного загрязнения почв, содержание химических

веществ в почвах превышает ПДК по всем показателям. Эта зона исключается

из сельскохозяйственного использования.

Оценка качества вод питьевого назначения проводится на основании величин

предельно-допустимых концентраций (см. табл. 22), по санитарно-токсикологиче-

скому признаку. Рекомендуемые критерии санитарно-гигиенической опасности

загрязнения питьевой воды и источников питьевого водоснабжения детально рас-

смотрены в нормативных документах. Критерии оценки степени загрязнения под-

земных вод в зоне влияния хозяйственных объектов приведены в табл. 56.

В заключение следует отметить, что выполняемые оценки на основе ПДК

в последнее время встречают обоснованные критические замечания, связанные

с рядом негативных позиций. Отметим три из них.

В существующих ПДК не учитываются эффекты химического и биологиче-

ского накопления загрязняющих веществ в недопустимо высоких концентрациях

в результате перехода из среды в среду; также не учитываются их накопление

в трофических цепях, превращение при миграции в более токсичные формы. Са-

нитарно-гигиенические нормы правомерны там, где вторичные природные про-

цессы являются неопределяющими, что существенно ограничивает возможность

их применения.

2. В настоящее время сложившиеся в области гигиены и токсикологии подхо-

ды ориентированы на определение полулетальной дозы, а затем пороговых кон-

центраций. Многочисленные зависимости "доза-время-эффект", на основании

которых определяется ПДК, близки между собой в диапазоне высоких доз и суще-

ственно различаются в диапазоне низких доз.

3. ПДК устанавливаются в эксперименте на лабораторных животных, преиму-

щественно на крысах и мышах. Однако именно эти виды животных являются наи-

245

более устойчивыми к химическим веществам. Адекватность экстраполяции дан-

ных на организм человека активно дискутируется в литературе. В частности, вы-

сказывается мнение, что при нормировании факторов окружающей среды в насе-

ленных местах оценочным критерием их действия на организм должны служить

не патологические, а функциональные изменения, а в качестве допустимого уров-

ня должны приниматься подпороговые величины, которые не вызывают компенса-

торного напряжения функциональных систем организма.

Геохимические критерии

В качестве критерия оценки эколого-геохимического состояния компонентов

природной среды и экологической обстановки территории чаще всего использует-

ся суммарный показатель содержания токсикантов , так как геохимические

аномалии имеют полиэлементный состав.

где - коэффициент концентрации (отношение содержания химического эле-

мента в оцениваемом объекте к его фоновому содержанию); п — число химических

элементов, входящих в изучаемую ассоциацию.

246

По суммарному содержанию тяжелых металлов в почвах под руковод-

ством Ю.Е.Саета была разработана четырехранговая ориентировочная оценочная

шкала системы "почва-человек":

допустимая степень загрязнения почв . Для данных местностей харак-

терны наиболее низкие показатели

заболеваемости,

детей, и частота встречаемо-

сти функциональных отклонений минимальна;

умеренно опасная степень загрязнения . Характерно повышение

уровня общей заболеваемости населения;

опасная степень загрязнения почв . Отмечаются высокий уровень

общей заболеваемости, рост числа часто болеющих детей, а также детей с хрони-

ческими заболеваниями, нарушениями функционального состояния сердечно-со-

судистой системы;

чрезвычайно опасная степень загрязнения почв . Характерно наряду

с высоким уровнем заболеваемости детей нарушение репродуктивной функции

женщин (увеличение токсикоза беременности, преждевременных родов, мертво-

рождаемости, гипотрофии новорожденных).

Однако следует иметь в виду, что при использовании данного показателя

не учитываются ни подразделения на классы гигиенической опасности, ни совре-

менные разработки по токсикологии химических элементов. Одна и та же степень

загрязнения по суммарному показателю может быть вызвана различными тяжелы-

ми металлами.

Объединение химических элементов в группы для оценки совместного воз-

действия следует делать на основе либо общности их химических свойств, либо

на основе их токсикологической опасности для живых организмов. В настоящее

время этот вопрос мало изучен и требует постановки специальных исследований.

Для определения степени загрязнения донных отложений германских рек тя-

желыми металлами пользуются "игео-классами", или "индексами геоаккумуля-

ции", по Г.Мюллеру (табл. 57), которые определяются на основе уравнения:

где - измеренная концентрация элемента п в донных отложениях (фракция ме-

нее 0,020 мм); В,, - геохимическая фоновая концентрация элемента п (определяет-

ся по данным специальных региональных исследований), умножение ее на 1,5

осуществляется для учета природных

флуктуации.

Этот показатель является основанием для подразделения донных отложений

на различные классы качества (табл. 58). Данная классификация используется при

составлении карт загрязнения донных отложений по каждому тяжелому металлу.

Серии таких карт позволяют наиболее адекватно оценить техногенную нагрузку

на речные экосистемы и выявить наиболее неблагополучные в экологическом от-

ношении территории. В течение почти 20 лет эта система классификации находит

широкое применение в Германии.

247

248

Отмеченные четырехранговые оценочные шкалы систем: "почва

(порода)-че-

ловек", "почва-растение", "донные

осадки-биота"

коррелируют с оценкой зон эко-

логического нарушения экосистем, по Б.В.Виноградову (зоны экологической нор-

мы, риска, кризиса и бедствия), и классами состояния эколого-геологических усло-

вий литосферы и ее компонентов, выделяемыми В.Т.Трофимовым и Д.Г.Зилингом.

Биогеохимические критерии

В.В.Ковальским

(1989,1994)

и другими исследователями в геохимической эко-

логии разрабатывается учение о нижних и верхних пороговых концентрациях, кото-

рые отражают емкость геомеостатических регуляторов системы (см. раздел 7.4).

Предлагается опираться на вероятностный принцип как варьирование пороговой

величины в популяции. К факторам, влияющим на чувствительность организма

к химическому воздействию, относятся периоды развития организма, генетиче-

ские особенности, дефицит питания, наличие предрасполагающих заболеваний

и индивидуальные привычки.

Развивая этот подход, В.В.Ермаков (1993-1995) предложил рассматривать рас-

тения как интегральный показатель содержания токсичных элементов в почвах

и на их основе выполнять эколого-биогеохимическое районирование территории.

Такие работы уже выполнены. Ранее было показано (гл. 5), что компоненты лито-

сферы попадают в зону минерального питания растений (по В.И.Бгатову, 1993)

и включаются в процесс миграции по трофическим цепям.

249

Поэтому можно рассматривать растения как интегральный показатель содер-

жания элементов в горных породах приповерхностной части литосферы и исполь-

зовать предложенные В.В.Ермаковым биогеохимические показатели в качестве

интегральных критериев, оценивающих состояние эколого-геологической систе-

мы при эколого-геохимическом районировании территории (табл. 59).

Литература

Авессаломова И.А. Геохимические показатели при изучении ландшафта. — М.: Изд-во

Моск. ун-та,

1985.-108

с.

АвцынА.П., Жаворонков

А.А.

Биогеохимические эндемии (микроэлементозы) челове-

ка // Руководство по медицинской географии / Под ред. А.А.Келлера, О.П.Щепина,

А.В.Чаклина. - СПб.: ГИППОКРАТ, 1993. - С. 194-212.

Бгатов В.Н. Подходы к экологии. - Новосибирск: Изд-во Новосибирского ун-та,

1993.-221 с.

Богдановскш

Г.А. Химическая экология. - М.: Изд-во Моск. ун-та, 1994. - 234 с.

Гавриленко

В.В.

Экологическая минералогия и геохимия месторождений полезных

ископаемых. - СПб,

1993.

- 158 с.

Глазовская М.А. Методологические основы оценки эколого-геохимической устойчи-

вости почв к техногенному воздействию. - М.: Изд-во Моск. ун-та, 1997. — 107 с.

Добровольский

Г.В.,

Никитин В.Д. Функции почв в биосфере и экосистемах (Экологи-

ческое значение почв). - М.: Наука, 1990. - 258 с.

250