Оценка фактического состояния является ключевым направлением в рамках мониторинга окружающей природной среды. Она позволяет определить тенденции изменений состояния окружающей среды; степень неблагополучия и его причины; помогает принять решения по нормализации положения. Могут быть выявлены и благоприятные ситуации, указывающие на наличие экологических резервов природы.
Экологический резерв природной экосистемы есть разница между предельно допустимым и фактическим состоянием экосистемы.
Метод анализа результатов наблюдений и оценка состояния экосистемы зависят от вида мониторинга. Обычно оценка осуществляется по совокупности показателей или по условным индексам, разработанным для атмосферы, гидросферы, литосферы. К сожалению, нет унифицированных критериев даже для одинаковых элементов природной среды. Для примера рассмотрим лишь отдельные критерии.
В санитарно-гигиеническом мониторинге обычно используют:
1) комплексные оценки санитарного состояния природных объектов по совокупности измеряемых показателей (таблица 1) или 2) индексы загрязнений.
Таблица 1.
Комплексная оценка санитарного состояния водоемов по совокупности физических, химических и гидробиологических показателей
Общий принцип расчета индексов загрязнений следующий: вначале определяется степень отклонения концентрации каждого загрязняющего вещества от его ПДК, а затем полученные величины объединяются в суммарный показатель, который учитывает воздействие нескольких веществ.
Приведем примеры расчета индексов загрязнения, используемых для оценки загрязненности атмосферного воздуха (ИЗ) и качества поверхностных вод (ИЗВ).
Расчет индекса загрязнения атмосферного воздуха (ИЗА).
В практической работе используют большое количество различных ИЗА. Некоторые из них основаны на косвенных показателях загрязнения атмосферы, например, на видимости атмосферы, на коэффициенте прозрачности.
Различные ИЗА, которые можно разделить на 2 основные группы:
1.Единичные индексы загрязнения атмосферы одной примесью.
2.Комплексные показатели загрязнения атмосферы несколькими веществами.
К единичным индексам относятся:
Коэффициент для выражения концентрации примеси в единицах ПДК (а), т.е. значение максимальной или средней концентрации, приведенное к ПДК:
а = Сί / ПДКί
Этот ИЗА используется как критерий качества атмосферного воздуха отдельными примесями.
Повторяемость (g) концентраций примеси в воздухе выше заданного уровня по посту либо по К постам города за год. Это процент (%) случаев превышения заданного уровня разовыми значениями концентрации примеси:
g = (m/n) ּ100%
где n- число наблюдений за рассматриваемый период, m - число случаев превышения разовыми концентрациями на посту.
ИЗА (I) отдельной примесью - количественная характеристика уровня загрязнения атмосферы отдельной примесью, учитывающая класс опасности вещества через нормирование на опасность SО2:
I = (Cг /ПДКсс)Ki
где I - примесь, Ki - константа для различных классов опасности по приведению к степени вредности диоксида серы, Cг- среднегодовая концентрация примеси.
Для веществ различных классов опасности Кi принимается:
Класс опасности
Значение Ki
1,7
1,3
1,0
0,9
Расчет ИЗА основан на предположении, что на уровне ПДК все вредные вещества характеризуются одинаковым влиянием на человека, а при дальнейшем увеличении концентрации степень их вредности возрастает с различной скоростью, которая зависит от класса опасности вещества.
Данный ИЗА используют для характеристики вклада отдельных примесей в общий уровень загрязнения атмосферы за данный период времени на данной территории и для сравнения степени загрязнения атмосферы различными веществами.
К комплексным индексам относятся:
Комплексный индекс загрязнения атмосферы города (КИЗА) - это количественная характеристика уровня загрязнения атмосферы, создаваемого n веществами, присутствующими в атмосфере города:
КИЗА=
где Ii - единичный индекс загрязнения атмосферы i-ым веществом.
Комплексный индекс загрязнения атмосферы приоритетными веществами - количественная характеристика уровня загрязнения атмосферы приоритетными веществами, определяющими загрязнение атмосферы в города, рассчитывается аналогично КИЗА.
Расчеты индекса загрязнения природных вод (ИЗВ)также могут быть выполнены несколькими методами.
Приведем в качестве примера метод расчета, рекомендованный нормативным документом, который является неотъемлемой частью Правил охраны поверхностных вод (1991) - СанПиН 4630-88.
Вначале измеренные концентрации загрязняющих веществ группируют по лимитирующим признакам вредности - ЛПВ (органолептическому, токсикологическому и общесанитарному). Затем для первой и второй (органолептический и токсикологический ЛПВ) групп рассчитывают степень отклонения (Аi) фактических концентраций веществ (Ci) от их ПДКi, так же, как и для атмосферного воздуха (Ai= Ci/ПДКi). Далее находят суммы показателей Аi, для первой и второй групп веществ:
где S - сумма Аi для веществ, нормируемых по органолептическому (Sорг) и токсикологическому (Sтокс) ЛПВ; n - число суммируемых показателей качества воды.
Кроме того, для определения ИЗВ используют величину растворенного в воде кислорода и БПК20(общесанитарный ЛПВ), бактериологический показатель - число лактозоположительных кишечных палочек (ЛПКП) в 1 л воды, запах и привкус. Индекс загрязнения воды определяется в соответствии с гигиенической классификацией водных объектов по степени загрязнения (табл.2).
Сопоставляя соответствующие показатели (Sорг, Sтокс, БПК20 и т. д.) с оценочными (см. табл. 2), определяют индекс загрязнения, степень загрязнения водного объекта и класс качества вод. Индекс загрязнения определяют по наиболее жесткому значению оценочного показателя. Так, если по всем показателям вода относится к I классу качества, но содержание кислорода в ней меньше 4,0 мг/л (но больше 3,0 мг/л), то ИЗВ такой воды следует принять за 1 и отнести ее ко II классу качества (умеренная степень загрязнения).
От степени загрязнения воды водного объекта зависят виды водопользования (табл. 3).
Таблица 2.
Гигиеническая классификация водных объектов по степени загрязнения (по СанПиН 4630-88)
Таблица 3
Возможные виды водопользования в зависимости от степени загрязнения водного объекта (по СанПиН4630-88)
Степень загрязнения
Возможное использование водного объекта
Допустимая
Пригоден для всех видов водопользования населения практически без каких-либо ограничений
Умеренная
Свидетельствует об опасности использования водного объекта для культурно-бытовых целей. Использование как источника хозяйственно-питьевого водоснабжения без снижения уровня химического загрязнения на очистных водопроводных сооружениях может привести к начальным симптомам интоксикации у части населения, особенно при наличии веществ 1-го и 2-го классов опасности
Высокая
Безусловная опасность культурно-бытового водопользования на водном объекте. Недопустимо использование как источника хозяйственно-питьевого водоснабжения из-за сложности удаления токсических веществ в процессе водоподготовки. Употребление для питья воды может привести к появлению симптомов интоксикации и развитию отделенных эффектов, особенно при присутствии веществ 1-го и 2-го классов опасности
Чрезвычайно высокая
Абсолютная непригодность для всех видов водопользования. Даже кратковременное использование воды водного объекта опасно для здоровья населения
В службах Минприроды РФ для оценки качества воды используют методику расчета ИЗВ только по химическим показателям, но с учетом более жестких рыбохозяйственных ПДК. При этом выделяют не 4, а 7 классов качества:
I - очень чистая вода (ИЗВ = 0,3);
II - чистая (ИЗВ = 0,3 - 1,0);
III - умеренно загрязненная (ИЗВ = 1,0 - 2,5);
IV - загрязненная (ИЗВ = 2,5 - 4,0);
V - грязная (ИЗВ = 4,0 - 6,0);
VI - очень грязная (ИЗВ = 6,0 - 10,0);
VII - чрезвычайно грязная (ИЗВ более 10,0).
Оценка уровня химического загрязнения почвы проводится по показателям, разработанным в геохимических и геогигиенических исследованиях. Такими показателями являются:
· коэффициент концентрации химического вещества (Кi),
Кi = Сi/Сфi
где Сi – фактическое содержание определяемого вещества в почве, мг/кг;
Сфi– региональное фоновое содержание вещества в почве,мг/кг.
При наличии ПДКi для рассматриваемого типа почв, Кi определяют по кратности превышения гигиенического норматива, т.е. по формуле
Кi = Сi/ПДКi
· суммарный показатель загрязнения Zc, который определяется по сумме коэффициентов концентрации химических веществ:
Zc = ∑ Ki – (n-1)
Где n – число загрязняющих веществ в почве, Кi- коэффициент концентрации.
Ориентировочная оценочная шкала опасности загрязнения почвы по суммарному показателю представлена в табл. 3.
Таблица 3
Опасность
Zc
Изменение в здоровье
допустимая
<16
низкий уровень заболеваемости детей, минимум функциональных отклонений
умеренно опасная
16-32
увеличение общего уровня заболеваемости
опасная
32-128
увеличение общего уровня заболеваемости; увеличение числа болеющих детей, детей с хроническими заболеваниями, нарушениями сердечно-сосудистой системы
чрезвычайно опасная
>128
увеличение общего уровня заболеваемости; увеличение числа болеющих детей, нарушение репродуктивной функции
Экологический мониторинг имеет особое значение в глобальной системе мониторинга окружающей среды и, в первую очередь, в мониторинге возобновляемых ресурсов биосферы. Он включает наблюдения за экологическим состоянием наземных, водных и морских экосистем.
В качестве критериев, характеризующих изменения состояния природных систем, могут быть использованы: сбалансированность продукции и деструкции; величина первичной продукции, структура биоценоза; скорость круговорота биогенных веществ и др. Все эти критерии численно выражаются различными химическими и биологическими показателями. Так, изменения в растительном покрове Земли определяются изменением площади лесов.
