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

Подождите немного. Документ загружается.

растеризуется нарушением структуры популяции, групп и стаи, сужением ареала

распространения и обитания, нарушением продуктивного цикла. Зона бедствия

отличается исчезновением части ареала или местообитания, массовой гибелью

возрастных групп, резким ростом численности синантропных и нехарактерных ви-

дов, интенсивным ростом антропозоонозных и зоонозных заболеваний. Ввиду силь-

ной разногодичной изменчивости зоологических показателей (не менее 25%), неко-

торые из приведенных критериев приводятся на

5-10-летний

период (табл.

10).

Оценивая рассмотренные тематические критерии с позиций экологической

геологии, необходимо четко представлять, что фиксируемая ими измененность

экосистем в ряде случаев может быть связана не с

прямым

загрязнением литосфе-

ры, а обусловлена аэротехногенным путем поступления полютантов в раститель-

ность, а через нее в живые организмы. Следовательно необходим дополнительный

анализ всех сред геомы для оценки степени их загрязнения полютантами и влия-

ния на биоту.

Почвенные критерии. Здесь они рассматриваются в статусе оценочных крите-

риев экосистемы, так как ухудшение свойств почв является одним из наиболее

сильных факторов формирования зон экологического риска, кризиса или бедствия

(хотя этот критерий по своей природе относится к группе геологических критери-

ев). Прежде всего, это снижение плодородия почв на большой площади и с высо-

кой скоростью. Почвенно-эрозионные критерии связаны с геологическими про-

цессами, ускоренными неблагоприятной хозяйственной деятельностью человека.

Эти процессы распространены и в естественных условиях, но нарушение челове-

ком устойчивости растительного и почвенного покровов (вырубкой лесов, рас-

пашкой почв, перевыпасом пастбищ и т.п.) вызывает значительное ускорение и

расширение площади этих процессов, что и приводит к формированию зон эколо-

гического риска, кризиса и бедствия. Одним из интегральных показателей загряз-

нения почвы является ее фитотоксичность (свойство почвы подавлять рост и раз-

витие высших растений) и генотоксичность (способность влиять на структурно-

функциональное состояния почвенной биоты). Основные почвенные критерии

выделения зон экологического состояния приводятся в табл.

11.

Биолого-медицинские тематические критерии

Критерии этого типа охватывают большую группу показателей, для которых

пока нет устоявшейся систематики. В медицинской литературе эти показатели фи-

гурируют под названиями медико-демографические, медико-экологические, меди-

ко-геохимические, медико-биохимические и др.

В настоящее время с определенной долей условности в составе биолого-ме-

дицинских критериев оценки здоровья населения можно выделить две группы.

Первая из них - собственно медицинские, или, как их называют сами медики, ме-

дико-статистические и медико-демографические. Они дают представление

о пространственной приуроченности, частоте и характере заболевания населе-

ния. Вторая группа критериев - биосубстратные (медико-экологические, меди-

ко-геохимические, медико-биохимические). Они характеризуют содержание

ксенобиотиков в субстратах человеческого организма и продуктах его физиоло-

гической деятельности.

При использовании медицинских критериев следует учитывать, что заболева-

емость населения - явление многофакторное и зависящее не только от качества

среды обитания, но и от социально-экономических причин. По данным Всемир-

ной организации здравоохранения, выделяются четыре группы факторов, влия-

ющих на состояние здоровья населения с процентной оценкой их вклада:

образ жизни (экология социальной среды) - 50%, включает социальные и бы-

товые условия, качество и режим питания, гигиеническую культуру, микроклимат

в семье, физическое воспитание и др.;

химическая экопатология

20%, включает заболевания, связанные с загрязне-

нием компонентов окружающей среды;

медицинское обслуживание (уровень обслуживания) -

10-20%;

наследственность - до 20%.

Из этого следует, что при анализе статистических данных по заболеваемости

населения необходим критический подход к их оценке с акцентом на динамику

и структуру общей заболеваемости.

Для практического использования этой информации геологами лучше всего

опираться на статистические данные и материалы диспансеризации по моно- и по-

лимикроэлементозным заболеваниям (болезням, возникающим от избытка или не-

достатка одного или нескольких химических элементов), для которых установле-

ны четкие связи между их содержанием в природных средах и заболеваниями рас-

тений, животных и человека. Эти заболевания получили название маркерных, так

как отражают природный либо техногенно обусловленный дисбаланс элементов

в различных компонентах природной среды, включая литосферу. Кроме того,

к экологически обусловленным заболеваниям большинство медиков относят он-

кологические, ноозоологические (эпидемиологические) и потерю иммунной со-

противляемости организма.

Общепризнанным положением при выборе медико-демографических крите-

риев оценки является приоритет в анализе детской заболеваемости, что определя-

ется большей территориальной стабильностью проживания детей по сравнению

с взрослым работающим населением и повышенной детской химической гипер-

чувствительностью. Именно поэтому сотрудники Московского научно-исследова-

тельского института педиатрии и детской хирургии Ю.Е.Вельтищев и В.В.Фоке-

ева считают состояние здоровья детей одним из наиболее чувствительных показа-

телей, отражающих изменение качества окружающей среды.

В.Ф.Протасов (1999) к основным медико-демографическим показателям

оценки здоровья населения относит: заболеваемость, детскую смертность, специ-

фические (маркерные) и онкологические заболевания, которые сравниваются с ана-

логичными показателями на фоновых территориях в тех же ландшафтно-климати-

ческих зонах. Данные показатели определяются раздельно для городского и сель-

ского населения применительно к двум-трем конкретным фоновым (контроль-

ным) территориям. Сравнение со средними величинами по республике, краю, об-

ласти недопустимо. Предпочтение отдается показателям, рассчитанным за 10 лет,

или их динамике за этот период. Для маркерных заболеваний может быть сделано

исключение.

Ю.Е.Вельтищев, В.В.Фокеева (1996) с экопатогенными воздействиями связы-

вают ноозоологические заболевания (новые, неизвестные ранее, для этой местно-

сти заболевания), к которым относятся: химические астмы, синдром общей утом-

ляемости или напряженной адаптации. Для их оценки при заболевании детей ре-

комендуются следующие показатели: рождаемость, частота бесплодных браков,

число мертворождений, младенческая смертность, общая смертность населения,

средняя продолжительность жизни. Как уже отмечалось, эти показатели зависят

от множества факторов. Более тесно коррелируются с загрязнением окружающей

среды и ее компонентов следующие медико-демографические показатели: соотно-

шение пола новорожденных; частота недоношенности, врожденных пороков раз-

вития детей, хромосомных болезней у них; распространенность аномалий скеле-

та, анемий, вторичных иммунодефицитов, патологии ЛОР-органов; частота ин-

фекционных болезней; частота и характер аллергической патологии; распростра-

ненность мочекислого диатеза, умственного развития; появление новых необыч-

ных болезней и синдромов; частота и виды онкологических заболеваний; число

детей-инвалидов и инвалидов детства и ряд других специфических медицинских

показателей. Эти данные контролируются во времени и должны сопоставляться

с динамикой изменений загрязненности абиотической среды.

В настоящее время можно считать доказанным, что экопатология детства - это

прежде всего врожденные пороки, аллергические, хронические нервно-психиче-

ские и соматические болезни и онкологические заболевания. Она определяется

не столько распространенностью болезней, сколько их частотой и тяжестью про-

текания. Репрезентативность предложенных медико-демографических критериев

и признаков оценки наглядно иллюстрируется данными табл. 12, составленной

Ю.Е.Вельтищевым и В.В.Фокеевой по материалам ряда медицинских публикаций.

Как следует из приведенной информации, использование медико-демографи-

ческих признаков оценки заболеваемости требует координации таких исследова-

ний с медиками и, в первую очередь, со специалистами нового раздела медицины

Environmental epidemiology (экологическая эпидемиология), изучающими эколо-

гически наблагоприятные воздействия окружающей среды на здоровье популяции

человека.

Подавляющее большинство предложенных критериев оценки не обеспечено

количественными показателями и дается на качественном уровне (за исключением

зоны экологического бедствия и чрезвычайной ситуации). Проблема требует даль-

нейшей разработки, так как пока обоснована только принципиальная возможность

использования медико-демографических критериев оценки.

Биосубстратные критерии основаны на количественной оценке содержания

ксенобиотиков (конкретных химических элементов преимущственно высоких

классов токсичности) и величин поглощенной дозы ионизирующей радиации

в биосубстратах популяции человека и, особенно, детей. Последние включают

в себя биологические жидкости - кровь, мочу, слюну и биологические субстраты -

волосы, выпавшие зубы, удаленные полипы и миндалины, экскрименты, мозг,

костную ткань. По мнению директора Московского научно-исследовательского

института педиатрии и детской хирургии Ю.Е.Вельтищева (1996), применение

этих критериев оценки при весьма распространенных синдромах экологической

патологии детей чаще всего носит чисто академический интерес, так как реакция

детского организма на ксенобиотики зависит от возраста, индивидуальной чув-

ствительности и даже от их этнической принадлежности. Однако при наличии бо-

лее или менее специфических признаков химической интоксикации (синдромов

специфической химической гиперчувствительности) возможно объективное под-

тверждение существования причинно-следственных связей между присутствием

в компонентах окружающей среды ксенобиотиков и патологическими реакциями

организма. Использование биосубстратных критериев оценки при эколого-геоло-

гических исследованиях требует профессиональной медицинской подготовки,

а в идеале - совместной работы геолога и медика.

Пространственные критерии

Кроме силы воздействия (нагрузки) на среду, для оценки нарушения экоси-

стем большое значение имеет площадь таких нарушений. Если она невелика,

то при равной глубине воздействия малая по площади нарушенная система быст-

рее восстановится, чем обширная. Если площадь нарушения более предельно до-

пустимых размеров, то разрушение среды практически необратимо и относится

к уровню катастрофы. Например, выгорание лесов на площади в десятки и сотни

гектар практически обратимо, и леса восстанавливаются - это не катастрофа. Од-

нако если площадь выгорания лесов или какой-либо формы техногенного разру-

шения растительного покрова достигает площади десятков и сотен тысяч гектар,

за короткий период эти изменения практически необратимы, и происшествие ква-

лифицируется как катастрофа. Таким образом, размер катастрофического экологи-

ческого нарушения достаточно велик и превышает, исходя из нашего опыта, пло-

щадь

000-100

000 га в зависимости от типа растительности и геолого-географи-

ческих условий. Чем серьезнее нарушение, тем больше репрезентативная пло-

щадь его выявления. По размерности (в км

) зоны экологического нарушения ран-

жируются на ряд пространственных иерархических уровней: региональные -

10 000; областные - 1000; районные - 100; локальные - 10; эндемические - 1.

На экосистемном уровне ботанические показатели зон экологического нару-

шения описываются пространственными характеристиками (относительной и аб-

солютной площадью показателя и соотношениями их площадей). В результате

пространственным критерием зон экологического нарушения служит неоднород-

ность дестабилизации, например, относительная площадь земель (в %), выведен-

ных из землепользования в пределах исследуемой экосистемы: (в нормальных

условиях - менее 5, в зонах экологического риска - 5-20, кризиса - 20-50, бедствия -

более 50). Таким образом, даже в нормальных условиях, т.е. в стабильном расти-

тельном покрове относительная площадь нарушенных земель может достигать 5%,

а в зонах экологического бедствия превышает 50%. При одной и той же стадии на-

рушения, выявленной по тематическим критериям, увеличение относительной

площади нарушения квалифицирует более высокий уровень опасности. Это может

быть выражено в виде матрицы для административного района площадью

100-

200 тыс. га. Так, выделение зон экологического нарушения (Н - норма, Р - риск, К -

кризис,

- бедствие) территории в зависимости от глубины экологического наруше-

ния и занимаемой относительной площади (в %) имеет следующий вид (табл.

13).

Из этого следует, что даже сильное нарушение, занимающее площадь менее

5% территории, квалифицирует состояние экосистемы в пределах нормы. Но уме-

ренное нарушение на площади более 50% территории служит основанием для объ-

явления ее зоной экологического риска.

Для квалификации зон экологического риска, кризиса и бедствия необходимо

учитывать пространственную неоднородность нарушенных зон и наличие в них

комбинаций площадей (в %) разной степени нарушенности (табл. 14).

Динамические критерии

Перечисленные выше статические критерии выявления зон экологического

нарушения при всей их очевидности недостаточны для объективной оценки, по-

скольку они не отражают истинной картины бедствия. Так, известные биогеохи-

мические провинции (например, на Южном Урале или на Алтае) могут быть отне-

сены по статическим биогеохимическим показателям к зонам

экологического

кри-

зиса. Вместе с тем, по динамическим критериям они таковыми не являются, так

как повышенные концентрации металлов в почвах и растениях были там и до ан-

тропогена. Точно так же не являются зонами экологического бедствия изначаль-

но незакрепленные пески (например, Арчадинские, которые таковыми являлись

с плейстоцена) и другие устойчивые природные эоловые комплексы. Поэтому не-

обходимы и критерии выявления зон экологического нарушения по скорости нара-

стания неблагоприятных изменений природной среды (скорости накопления тяже-

лых металлов, скорости прироста площади подвижных песков и т.п.). По этому по-

казателю можно выделить четыре класса динамизма растительного покрова:

стабильные территории со скоростью изменений менее 0,5% площади в год,

подверженные лишь разногодичной и циклической флуктуации;

умеренно динамичные территории со скоростью изменения до

-2% площади

в год, полная смена растительного покрова которых происходит за

50-100

лет и ко-

торые формируют слабо выраженные тренды; соответствуют зонам экологическо-

го риска;

среднединамичные территории со скоростью изменений до 2-3% площади

в год, полная смена растительного покрова которых происходит в течение 30-50 лет

с выраженной формой тренда; соответствуют зонам экологического кризиса;

сильнодинамичные территории со скоростью изменений свыше 4% площади

в год, полная смена растительного покрова которых происходит менее чем за 25 лет;

соответствуют зонам экологического бедствия.

Для выявления скорости смен растительного покрова и исключения разного-

дичных колебаний при выделении зон экологического бедствия необходима пред-

ставительная продолжительность наблюдений. Считается, что минимальный срок

для определения линейной скорости изменений составляет

8-10

лет, а для выявле-

ния нелинейной скорости - 20-30 лет. Примеры динамических показателей зон

экологического риска, кризиса и бедствия представлены в табл. 15.

3.4. Критерии оценки состояния

эколого-геологических условий и их компонент

Для количественной оценки эколого-геологического состояния литосферы

и ее отдельных компонентов (породы, донные осадки, рельеф, подземные воды и др.)

используются прямые критерии. Все многообразие этих критериев целесообразно

объединить в определенные группы, отвечающие основным экологическим функ-

циям литосферы: ресурсную, геодинамическую, геохимическую и геофизиче-

скую. Все они базируются на прямых критериях оценки

(ПДК,

ПДС, ПДН, запасах

тех или иных элементов и т.п.). В случаях, когда таковые отсутствуют, определение

степени изменения проводится от кларков или фоновых значений, фиксируемых

на участках с техногенно ненарушенным, природным состоянием анализируемых

компонентов литосферы.

Общее представление об обеспеченности прямых оценок компонентов лито-

сферы ГОСТами и нормативными документами дает табл. 16, в которой выделя-

ются терминология и понятия, уровни и показатели загрязнения, методика опро-

бывания и определения.

Анализ таблицы позволяет считать, что для ряда компонентов (подземные во-

ды, почвы) прямая количественная оценка их изменчивости обеспечена норматив-

ными характеристиками в полном объеме, начиная от понятийной базы до мето-

дов, приборов и допустимых концентраций. Для твердого компонента литосферы

обеспеченность оценки их измененности нормативными документами значитель-

но слабее, а для донных осадков практически отсутствует.

Ресурсная группа критериев

Ресурсная группа включает в себя критерии оценки, позволяющие установить

уровень сработки экологически значимых минеральных, органо-минеральных,

органических и водных ресурсов литосферы либо временную обеспеченность ими