ГДК деяких забруднюючих речовин в атмосферному повітрі для рослин і людини

Забруднюючі речовини	ГДК максимальні разові, мг./м3
Рослини в цілому	Дерев'яні породи	Людина
Діоксид сірки (SО2)	0,02	0,03	0,5
Оксид азоту (NO)	0,02	0,04	0,085
Аміак (NH3)	0,05	0,1	0,2
Бензол	0,1	0,1	1,5
Хлор	0,25	0,025	0,1
Сірководень (Н2S)	0,02	0,008	0,008
Формальдегід	0,02	0,02	0,035
Пил, цемент	–	0,2	0,5
Метанол	0,2	0,1	1,0

Методологія, яка застосовується для розробки гігієнічних ГДК, що використовує екстраполяцію експериментальних даних на екосистеми і на яку спираються медична і ветеринарна токсикологія, непридатна для розробки екологічних нормативів з багатьох причин. Головне в тому, що збереження екологічної рівноваги визначається не індивідуальною реакцією окремих особин, як в експерименті, а розгорнутою в часі і просторі реакцією всієї спільноти екосистеми.

Оскільки екосистема не еквівалентна організму, то і проблема екологічного нормування повинна вирішуватись на рівні вищому від організму. Вимоги людини до якості природних ресурсів практично не залежать від клімату, ландшафту та інших регіональних особливостей, а нормальне функціонування екосистем при одних і тих же навантаженнях істотно залежить від всієї сукупності природних екологічних факторів місцевого і регіонального масштабів.

Екологічні нормативи потрібно розробляти на локальному і регіональному рівнях, забезпечуючи тим самим екологічну рівновагу в глобальному масштабі. Розробка нормативів, які забезпечують екологічну безпеку природних екосистем є першочерговим завданням.

Екологічно–допустимі навантаження (ЕДН), які не повинні перевищувати екологічної ємності екосистем можна розрахувати на основі ЕДК. Встановлення екологічно допустимих навантажень є тим заходом, який дозволить забезпечити баланс екологічних та соціально–економічних інтересів людини, а отже – інструментом стійкого розвитку суспільства.

Розглянути підходи до розробки ЕДК і оцінки ємності екосистем найбільш зручно на прикладі поверхневих вод, оскільки вода, на відміну від атмосфери, жорстко локалізоване природне тіло. В водоймах вона обмежена берегами і дном. Водні екосистеми – середовище проживання більшості живих організмів і найважливіший ресурс життєзабезпечення людини. Наслідки забруднення води впливають на здоров'я екосистем і людини.

Розрахунки ЕДК і ЕДН для водойм основані на використанні показника, який інтегрально відображає екологічний стан водної системи на надорганізменному рівні. Завдання екодіагностики водних систем, як цілого, в теперішній час ще не вирішене. Необхідні критерії, що інтегрально відображають функції і реакцію на стрес всієї системи в цілому з врахуванням її емерджентних властивостей. Автори Л.І.Цвєткова та інші [18] розробили інтегральний показник, що характеризує збалансованість продукційно–деструкційних процесів в водоймах, який оснований на змінах рН і [О₂], і встановили його чисельні значення для різних екологічних станів прісних водойм. Таким показником є величина рН, приведена до нормального 100%–го насичення води киснем – рН_100%.

Значення показника для різних станів біотичного балансу (збалансованості продукційно–деструкційних процесів) в прісноводних водоймах наведені в табл. 2.1.3.

Таблиця 2.1.3

Значення рН_100% в прісноводних водоймах з різким екологічним станом

Баланс продукційно–дестукційних процесів (Vфон / Vдест)	Екологічний стан	рН100%
Негативний Vфон / Vдест < 1	Дистрофний Ультраоліготрофний	< 5,7 ±0,3 6,3 ± 0,3
Нульовий Уфон / Удест ~ 1	Оліготрофний	7,0 ± 0,3
Позитивний Vфон / Vдест > 1	Мезотрофний Евтрофний	7,7 ± 0,3 > 8,3 ± 0,3

За допомогою цього показника можна оцінювати не тільки основні, але й проміжні стани біотичного балансу і прослідкувати тенденції його зміни за багаторічний період (рис. 2.1.1).

Рис. 2.1.1. Зміна екологічного стану естуарію р. Неви

Для кожної водойми можна вибрати свій допустимий діапазон коливань інтегрального показника в межах його гомеостатичного плато. В наведеному на рис. 2.11 прикладі коливань рН_100% не повинні виходити за межі 7,2–7,9, позначені прямими лініями. При значенні показника рН_100% менше нижньої межі (можливе при забрудненні токсикантами) і більше верхньої (при забрудненні біогенами) порушення біотичного балансу може стати незворотним і система деградує.

На основі інтегрального показника вибираються фактори, які регулюють екологічний стан водойми. Для наведеного прикладу шляхом багатофакторного статистичного аналізу було встановлено, що основними факторами, які стимулюють евтрофування, тенденція до якого в водоймі очевидна, є: вміст мінеральних форм азоту (Nмін), фосфору (Рмін) та висбка температура води. Фактори, які гальмують евтрофування: збільшення атомно–масового співвідношення азоту та фосфору (N/Р), більші глибини та високі швидкості течії води. Вибір приоритетних або лімітуючих факторів дозволив використати просту регресійну модель для інженерних розрахунків:

У = а₀ + а₁х₂ + а₂х₂ + … + а_nх_n,

де У – інтегральний критерій рН_100%; x₁, х₂..., х_n – приоритетні екологічні фактори.

Якщо знаємо нормативне значення критерію У для конкретної водної екосистеми, легко розрахувати ЕДК різноманітних забруднюючих речовин на основі множинної регресії.

Задаючи нормативні значення інтегрального показника (рН_100% ³ 7,2 або рН_100% < 7,9) і усереднені величини некерованих абіотичних факторів (температури, глибини, швидкостей, витрат тощо), розрахували ЕДК азоту та фосфору для деяких заток Балтійського моря (табл.2.1.4).

Таблиця 2.1.4

ЕДК біогенних речовин

Водойма	ЕДК, мг / л–1
Nмін	Рмін
Невська губа (Росія): • північна частина • транзитна частина • південна частина Копорська губа (Росія) Нарвська затока (Естонія) Затока Залер (Німеччина)	1,5 4,0 1,3 0,15 0,12 0,09	0,025 0,075 0,020 0,010 0,010 0,013

Для Невської губи, крім біогенів, розраховані ЕДК і інших! забруднюючих речовин (табл. 2.1.5).

Таблиця 2.1.5

ЕДК деяких забруднюючих речовин у воді Невської губи.

Забруднюючі речовини	ЕДК,мг/л	ГДК, мг/л
гігієнічні	рибогосподарські
Іони амонію (NН4+) Нітрити Нітрати Фосфати БСКповн Ртуть (валовий вміст)	1,0 0,1 0,4 0,05 4,0 0,0001	1,0 0,1 10,3 1,1 3,0 0,0005	0,5 0,02 9,1 0,2 3,0 0,0001

Наведені в табл. 2.1.4 та табл. 2.1.5 дані показують, що, по–перше, ЕДК в окремих районах Балтійського моря відрізняються залежно від природних та антропогенних регіональних умов, по–друге, ЕДК відрізняються від гігієнічних та рибогосподарських ГДК: вони можуть бути більш жорсткими (за нітратами, фосфатами), менш жорсткими (за БСКповн) або співпадати з ГДК (за NH₄⁺, ртуті).

Звичайно, можливе використання інших інтегральних показників станів водойм і інших підходів до оцінки ЕДК та ємності екосистем.

Але в будь–якому випадку інтегральні критерії полегшують вирішення багатьох прикладних задач: спрощується побудова математичних моделей екосистем, оскільки різко знижується число змінних; з'являється перспектива створення інструментальних експрес–методів контролю за екологічним станом природних систем; на основі комп'ютерних банків даних полегшується вибір пріоритетних (лімітуючих) факторів; які керують конкретною екосистемою, і одержання статистичних залежностей,, придатних для розрахунків ЕДК, екологічної ємності, ЕДС, ЕДН забруднюючих речовин, інших інженерних розрахунків (наприклад, ступеня очистки стоків і викидів), прогнозів екологічних порушень.

Екологічне нормування повинно стати частиною загальнодержавної програми забезпечення екологічної безпеки природних ресурсів України. Без створення екологічних норм, правил та регламентів формування еколого–сопіально–економічних систем неможливе і Закон про охорону природи залишиться тільки на папері.

Проте для практичної реалізації підходів, які пропонуються, та розробки нових критеріїв та методів оцінки ємності екосистем необхідні подальші дослідження та державна підтримка, особливо в області впровадження уже існуючих розробок.